高强螺栓轴力扭矩复合检测仪的主要组成部分

高强螺栓轴力扭矩复合检测仪的主要组成部分

高强螺栓轴力扭矩复合检测仪的核心功能是同步、J准测量高强螺栓在预紧或测试过程中的轴力与扭矩，并基于两者计算扭矩系数（K 值）、预紧力偏差等关键参数，其组成部分围绕 “机械固定 - 加载驱动 - 参数测量 - 数据处理 - 人机交互" 的核心逻辑设计，主要可分为 6 大系统，各系统功能及关键组件如下：

一、机械夹持与驱动加载系统

该系统是设备的 “机械骨架"，负责固定螺栓试件并提供稳定的加载力（扭矩或轴力），确保测试过程中螺栓姿态稳定、加载可控，是J准测量的基础。

1、螺栓夹持模块

1.1核心组件：可更换式夹头（适配 M12-M36 等不同规格高强螺栓）、定心装置、F滑衬套。1.2功能：通过夹头的机械咬合或液压夹紧固定螺栓两端（通常为螺栓头与螺母），防止测试中螺栓打滑或偏移，保证加载力同轴传递。

2、加载驱动装置

2.1核心组件：伺服电机（或液压驱动单元）、减速机构（齿轮箱 / 蜗轮蜗杆）、扭矩输出轴（或轴力加载油缸）。2.2功能：根据测试需求（如 “扭矩控制预紧" 或 “轴力控制预紧"），提供平稳、可控的加载力：（1）扭矩加载：伺服电机通过减速机构输出设定扭矩，驱动螺母旋转；（2）轴力加载：部分设备配备液压油缸，通过轴向拉伸或压缩螺栓，模拟实际预紧中的轴力作用。

3、主机框架

3.1核心组件：高强度合金钢材机架、减震脚垫。3.2功能：支撑所有机械部件，抵抗加载过程中的反作用力，减少振动对测量精度的影响，保证设备整体稳定性。

二、轴力与扭矩测量系统

该系统是设备的 “感知核心"，负责将机械力（轴力、扭矩）转化为可采集的电信号，是实现 “复合检测" 的关键。

1、轴力测量模块

1.1核心组件：应变式力传感器（精度等级通常为 0.1%~0.5% FS）、传感器固定座。1.2工作原理：力传感器串联在螺栓轴向受力路径中，当螺栓承受轴力时，传感器内部应变片发生形变，其电阻值随之变化，通过惠斯通电桥将形变转化为微弱的电压信号（轴力信号）。

2、扭矩测量模块

2.1核心组件：应变式扭矩传感器（或磁电式扭矩传感器）、扭矩传递轴。2.2工作原理：扭矩传感器串联在扭矩传递路径中（如驱动端与夹头之间），当螺栓承受扭矩时，传感器弹性体发生扭转变形，应变片感应形变并输出与扭矩成正比的电压信号（扭矩信号）；部分G端设备采用非接触式磁电传感器，避免导线磨损，提升长期稳定性。

3、信号调理单元

3.1核心组件：信号放大器、低通滤波器、温度补偿模块。3.2功能：传感器输出的原始信号（mV 级）微弱且易受干扰（如电磁、温度），该单元通过 “放大信号 + 过滤杂波 + 补偿温度漂移"，将信号调理为稳定、清晰的模拟信号，为后续数据采集做准备。

三、数据采集与处理系统

该系统是设备的 “计算大脑"，负责将调理后的模拟信号转化为数字信号，并完成数据计算、分析与存储。

1、数据采集卡（DAQ）

1.1核心组件：A/D 转换器（模数转换器）、采样时钟模块。1.2功能：以高频采样率（通常≥1000Hz）将轴力、扭矩的模拟信号转化为数字信号，确保捕捉加载过程中的动态变化（如螺栓 “屈服" 瞬间的参数突变）。

2、核心处理器

2.1核心组件：工业级单片机（MCU）或嵌入式处理器（如 ARM）。2.2功能：（1）实时计算：根据轴力（F）和扭矩（T）自动计算扭矩系数（K=T/(F×d)，d 为螺栓公称直径）、预紧力偏差等关键参数；（2）逻辑控制：联动驱动系统，实现 “加载到设定值自动停止"“过载保护触发" 等逻辑。

四、显示与操作界面系统

该系统是 “人机交互窗口"，负责向用户呈现测试数据，并接收用户的操作指令。

1、显示模块

1.1核心组件：高清 LCD 触摸屏（或工业级显示屏）、LED 状态指示灯。1.2功能：（1）实时显示：动态展示轴力值、扭矩值、扭矩系数、加载曲线（轴力 - 扭矩曲线、轴力 - 时间曲线）；（2）状态提示：通过指示灯或文字提示 “待机"“加载中"“测试完成"“过载报警" 等设备状态。

2、操作控制模块

2.1核心组件：物理按键（紧急停止键、确认键）、触摸屏虚拟按键、旋钮（部分设备用于调节加载速度）。2.2功能：用户可通过界面设置测试参数（螺栓规格、目标扭矩 / 轴力、加载速度）、启动 / 停止测试、调用历史数据等；紧急停止键用于突发情况切断加载，保障设备与人员A全。

五、软件分析与管理系统

核心功能模块：

1、实时曲线绘制：动态生成轴力 - 扭矩、轴力 - 位移等曲线，直观反映螺栓预紧过程的力学特性；

2、数据存储与导出：自动保存测试数据（含测试编号、日期、螺栓规格、轴力 / 扭矩 / 扭矩系数值），支持通过 UsB、以太网导出为 Excel、PDF 或 CSV 格式，便于报告生成；

3、数据分析：计算多组测试的平均值、标准差、合格率，判断螺栓是否符合 GB/T 1231（高强螺栓国家标准）等规范要求；

4、系统设置：支持传感器校准参数录入、用户权限管理（如管理员 / 操作员权限区分）、测试流程自定义。

六、辅助保护与校准系统

该系统用于保障设备A全运行及测量精度的长期可靠性，是工业检测设备的B备组件。

1、A全保护模块

1.1核心组件：过载保护传感器、紧急停止电路、软件过载阈值设定。1.2功能：当加载力超过设定阈值（如额定载荷的 120%）时，设备自动切断驱动电源，停止加载，防止螺栓断裂或传感器损坏；紧急停止电路可强制中断所有动作，应对突发故障。

2、校准接口模块

2.1核心组件：标准信号输入接口、校准软件模块。2.2功能：由于传感器长期使用可能存在精度漂移，设备需定期校准（通常每年 1 次）；通过校准接口连接标准力源 / 扭矩源，输入已知标准值，设备自动修正测量偏差，确保检测结果的准确性。

七、总结

高强螺栓轴力扭矩复合检测仪的组成可概括为 “机械支撑加载 + 传感测量 + 数据处理 + 人机交互 + A全校准" 五大核心环节，各部分协同工作，实现对高强螺栓预紧力、扭矩及扭矩系数的J准、同步检测。要想了解更多产品组成部分，可随时联系河北天棋星子检测设备有限公司工作人员。