今天，德國液壓扳手廠家普朗特給大家講述的是普朗特液壓拉伸器結構及工作原理

    液壓拉伸器一般由液壓泵、高壓軟管、壓力指示表和拉伸體組成[1]。其中液壓泵作為動力源， 液壓泵的輸出壓力值由泵上的壓力表進行指示，拉伸體和液壓泵之間由高壓軟管進行聯接。 其中， 拉伸體是液壓拉伸器的執行機構，其主要由液壓活塞缸、 螺紋套和外殼等部分組成。結構見圖1

圖1

    液壓拉伸器的工作原理：工作時，拉伸螺母與工作螺栓螺紋聯接，液壓泵輸出的高壓油通過高壓油管傳送至活塞缸，在壓力的作用下活塞缸中的活塞上移，帶動拉伸螺母向上移動， 從而拉長整個工作螺栓。拉伸螺栓時，需使螺栓的伸長量達到所要求的形變量， 并使其形變量控制在彈性形變的范圍之內，然后進行預緊作業，最后通過液力或者機械回位的方式使工作螺栓回復原來的形狀，完成作業。

    液壓拉伸器校準裝置主體框架的設計

    液壓拉伸器主體框架的主要作用是固定標準測力儀，并將被校準液壓拉伸器通過模擬拉伸螺栓與標準測力儀相連接。為液壓拉伸器在拉伸過程中提供支撐力，并將拉伸力傳遞至標準測力儀進行測量。液壓拉伸器校準裝置的主題框架結構如圖 2

圖2

    拉伸器校準裝置框架技術要求：

    1、傳感器與下板連接后間隙應≤0.02mm

    2、傳感器與連接件端面間隙應≤0.02mm

    液壓拉伸器校準裝置標準測力儀的選型

    標準測力儀是液壓拉伸器校準裝置中的核心傳感元件，它實現了對螺栓拉伸力的精確測量，力值計量中常見的力有重力、彈性力和摩擦力。對液壓拉伸器進行計量校準，就是通過對模擬螺栓的彈性力力值的精確測量實現的。在力學研究領域中，使受力物體的運動狀態發生改變的效應稱之為力的動力效應；使物體產生形變的效應稱之為力的靜力效應。在計量應用中，常常利用力的動力效應產生或復現力值，利用力和靜力效應傳遞或者測量力值。量值傳遞是由國家力值基準產生基準力值，后通過高準確度的標準測力儀傳遞至力標準裝置，再經由標準測

力儀傳遞至各類工作計量器具，從而確保力值的統一。

    液壓拉伸器校準裝置標準測力儀的工作原理

    標準力值或被測力值施加到彈性元件上，彈性元件便產生相應的變形，其變形量的大小與所施加的力值成對應的關系，只要測量變形量的大小，即測得了力值的大小。目前最常用的典型測力元件有彈性環或百分表式測力儀以及電阻應變傳感器式測力儀等。

    作為傳遞力值的計量標準，標準測力儀在力值計量領域中發揮著不可替代的作用，它的性能好壞直接影響著力值能否準確可靠地進行傳遞，從而確保力值的統一。

    目前，標準測力儀主要有百分表式和電阻應變式兩種結構形式，百分表式標準測力儀由彈性環體和百分表組成，電阻應變式標準測力儀由電阻應變式力傳感器與測量儀表所組成。

    百分表式標準測力儀通過彈性環體的形變來測量力值，使用時應注意對測量結果進行溫度修正；它的準確度級別較低，一般不會高于0.3級，但由于不需要電源，使用較為方便。電阻應變式力傳感器通常用四個電阻應變片組成惠斯通電橋，當傳感器受到外力作用時，電橋平衡被打破，通過測量傳感器的電壓輸出變化值就可以確定測量力的大小，傳感器所輸出的電壓信號傳送至測量儀表進行處理和顯示，就可以得知施加力值的大小。

    彈性體是力傳感器直接感受力的元件，它是傳感器的重要組成部分，彈性體性能的好壞將直接影響傳感器的性能。彈性體的材料通常選用強度較高的合金結構鋼，如國內常用的 40CrNiMoA，彈性體在加工制作過程中應從鍛造、機加工、熱處理、時效處理等各環節嚴格控制，才能保證力傳感器有良好的技術性能指標，確保其具有優異的長期穩定性。為保證傳感器有好的性能，還需要對傳感器進行多項補償，如零點平衡補償，零點溫度補償，輸出靈敏度溫度補償，非線性補償；有些傳感器還需要進行消除側向力影響及防潮密封。

    液壓拉伸器校準裝置標準測力儀的選擇

    由于液壓拉伸器的使用場合多為生產車間或戶外操作現場，溫度不易恒定，若使用百分表式標準測力儀則需注意對測量結果進行溫度修正。 相比較而言，電阻應變式標準測力儀基于惠斯通電橋進行溫度修正方法簡單，成本較低，使用較為方便，電阻應變式標準測力儀的準確度級別也高于百分表式標準測力儀，故液壓拉伸器校準裝置所配備的標準測力儀選用電阻應變式。標準測力儀量程的選擇主要根據主要被校液壓拉伸器的類型選擇，液壓拉伸器外觀如圖3所示， 市售常見類型液壓拉伸器參數見圖4

圖3

圖4

    根據上表中市售主要類型的液壓拉伸器的參數，選擇標準測力儀的測量范圍為10kN~1MN，選用國產U1系列力傳感器，該類型傳感器廣泛用于工業、建筑、路橋以及國防軍工領域，并應用于各類試驗機、檢測設備以及各種工業自動化系統中。

    選用標準測力儀的主要參數：

    1)額定負荷： 10kN~1MN；

    2)準確度等級： 0.3 級(依據《力傳感器檢定規程》 JJG391-2009)；

    3)供橋電壓： (5~15)V；

    4)溫度范圍： -10℃~65℃；

    5)靈敏度： 2mV/V±0.5mV/V；

    6)彈性體材料： 40CrNiMoA；

    選用標準測力儀的主要特征：；

    1)傳感器為柱式結構；

    2)受力方式為拉壓雙向；

    3)可選配球附、壓頭、拉頭等配件；

    4)防水、防塵、安裝容易，使用方便；

    5)性能長期穩定可靠；

    液壓拉伸器校準裝置力值顯示儀表的選型

    由于力傳感器是將測得的力值轉換成電信號進行輸出，輸出信號為模擬信號，所以需匹配相應的數字顯示儀表，將傳感器輸出的電信號轉換成數字信號后進行顯示。數字顯示儀表一般由信號變換電路、前置放大器、模/數轉換、線性化器、標度變換、數字面板表、電源等模塊組成，其構成原理如圖5

圖5

    本文選用的力值顯示儀表為2000 型標準負荷測量儀，該顯示儀表是一款經過超過10年實踐檢驗的被廣泛認知的基礎力學測量儀器， 其應用領域包括：精密力值測量、應力應變測量、 扭矩測量、材料性能測試以及各類基于應變原理傳感器的生產檢測領域。 2000 型標準負荷測量儀為最常用的測力計配套儀表，具有很高的可靠性和性價比，其具有40個數據通道，為以后擴展液壓拉伸器校準裝置的測量范圍和匹配更多量程的傳感器預留了空間。

    標準負荷測量儀的技術參數和主要特性如下：

    1）外顯示分度數 20 萬，A/D 轉換率 50 次/秒，綜合準確度 0.005%FS，重復性和非線性<0.01%FS。

    2）表內內置標準電壓源，采用數字計算方法獲得測量數據，大幅減少零點漂移，儀表開機即可使用，無需提前預熱。

    3）(-9～9)mV/V 或(0～9)V/V 的信號測量范圍，適用于輸出靈敏度為 1mV/V、2mV/V、 3mV/V、 4mV/V 至 9mV/V 的各型應變式傳感器。儀表中每一數據通道的信號測量范圍和輸入極性可分別進行設定。

    4）可進行寬范圍的零位調節，其調節范圍可達所設定量程的-150%～150%，特別適用于大靜載下的小動態載荷測量。

    5）可分6段進行修正，有效提高系統的測量準確度。

    6）可存儲和調用最多 40 個不同量程傳感器的校準數據。

    7）可進行傳感器零位校準，系統載荷校準、定點校準和靈敏度輸入校準。

   8）內置多種單位轉換，包括 N（牛頓、kgf（公斤力）和1bf（英磅力）等測量單位，方便對使用各種力值單位的設備進行測量。

    9）儀表內置獨立的硬件狀態監測電路，對運行狀態實時監測，充分保證儀表的可靠性。

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