一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置說課材料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置-說明書摘要本實(shí)用新型公開了一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置，它包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過扭矩傳感器、角度傳感器、軸力傳感器分別采集扭矩信號、轉(zhuǎn)角信號、軸力信號。參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)利用接收到的上述信號計(jì)算扭矩系數(shù)，并將計(jì)算所得的扭矩系數(shù)經(jīng)帶有USBCAN總線模塊的單片機(jī)傳送到工業(yè)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在線顯示、記錄和存儲。工業(yè)計(jì)算機(jī)可對單片機(jī)工作模式進(jìn)行設(shè)定，分別實(shí)現(xiàn)3種不同的測試模式：螺栓擰緊的最大扭矩控制模式、螺栓擰緊的最大緊固軸力控制模式、螺栓擰緊的最

2、大轉(zhuǎn)角控制模式。本實(shí)用新型可快速檢測高強(qiáng)度螺栓連接副的扭矩系數(shù)，并自動輸出測試報(bào)告，實(shí)用方便，有效地解決了高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù)一次性集成測試問題。摘要附圖液壓馬達(dá)泵站扭矩傳感器角度傳感器軸力傳感器被測螺栓副花鍵連接副權(quán)利要求書1.一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過傳感器采集相應(yīng)的信號并輸出到所述的參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)，所述的參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)利用接收到的信號計(jì)算螺栓副扭矩系數(shù)。2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置，其特征在于：所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括油泵、液壓馬達(dá)、扭矩傳感器、角度傳感器、軸力傳感器、花鍵連接副、被測螺栓副，所述

3、的油泵通過電機(jī)驅(qū)動工作，經(jīng)溢流閥設(shè)定壓力后與所述的液壓馬達(dá)相連，所述的扭矩傳感器與所述的角度傳感器集成于一體，所述的液壓馬達(dá)通過所述的扭矩傳感器、所述的角度傳感器、所述的花鍵連接副與所述的被測螺栓副的螺母連接，所述的被測螺栓副的另一端與所述的軸力傳感器連接。3.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置，其特征在于：所述的參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)包括單片機(jī)和工業(yè)計(jì)算機(jī)，所述的單片機(jī)和所述的工業(yè)計(jì)算機(jī)之間設(shè)置有通訊鏈路。4.如權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置，其特征在于：所述的單片機(jī)帶有USBCAN總線模塊。說明書一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)，單片機(jī)

4、和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，尤其涉及傳感器非接觸式測量，更具體的涉及高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)非接觸式測量，具體的是一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置。背景技術(shù)高強(qiáng)度螺栓連接成為鋼結(jié)構(gòu)和動力傳遞機(jī)構(gòu)連接中重要連接方法之一，螺栓連接副的扭矩系數(shù)是評價(jià)高強(qiáng)度螺栓性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，直接關(guān)系螺栓連接副的安全性。現(xiàn)有技術(shù)不能實(shí)時(shí)、快速的檢測高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)的大小。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置，所述的這種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置有效的解決了高強(qiáng)度螺栓扭矩系數(shù)一次性集成測試問題。本實(shí)用新型的這種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過傳感器

5、將采集到的信號經(jīng)信號處理電路處理后，輸出到所述的參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括一個(gè)油泵、一個(gè)液壓馬達(dá)、一個(gè)扭矩傳感器、一個(gè)角度傳感器、一個(gè)軸力傳感器、一個(gè)花鍵連接副、一個(gè)被測螺栓副，所述的油泵通過電機(jī)驅(qū)動工作，經(jīng)溢流閥設(shè)定壓力后與所述的液壓馬達(dá)相連，所述的扭矩傳感器與所述的角度傳感器集成于一體，所述的液壓馬達(dá)通過所述的扭矩傳感器、所述的角度傳感器、所述的花鍵連接副與所述的被測螺栓副的螺母連接，所述的被測螺栓副的另一端與所述的軸力傳感器連接。進(jìn)一步的，所述的參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)包括一個(gè)單片機(jī)和一個(gè)工業(yè)計(jì)算機(jī)，所述的單片機(jī)和所述的工業(yè)計(jì)算機(jī)之間設(shè)置有通訊鏈路。進(jìn)一步的，所述的單片機(jī)

6、帶有USBCAN總線模塊。本實(shí)用新型的工作原理是：利用傳感器采集信號，將采集到的信號經(jīng)信號處理電路處理后傳送到單片機(jī)，單片機(jī)利用接收到的信號計(jì)算出扭矩系數(shù)并通過USBCAN總線模塊將扭矩系數(shù)傳送到工業(yè)計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相對比，其效果是積極和明顯的。本實(shí)用新型采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)，單片機(jī)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，通過液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動螺帽旋轉(zhuǎn)，利用傳感器采集信號，單片機(jī)通過采集到的信號計(jì)算出扭矩系數(shù)，并通過USBCAN總線模塊將扭矩系數(shù)傳送到工業(yè)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)快速檢測高強(qiáng)度螺栓連接副扭矩系數(shù)大小，自動記錄、存儲、輸出測試報(bào)告，并通過工業(yè)計(jì)算機(jī)對單片機(jī)工作模式進(jìn)行設(shè)定，滿足不同測試標(biāo)準(zhǔn)的需求。附圖說明圖1是

7、本實(shí)用新型一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)工作原理圖。圖3是本實(shí)用新型一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置傳感器信號單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理工作原理圖。圖4是本實(shí)用新型一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置扭矩和轉(zhuǎn)角信號輸入捕捉工作原理圖。圖5是本實(shí)用新型一種高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置數(shù)據(jù)采集時(shí)序圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1：本實(shí)用新型的高強(qiáng)度螺栓副扭矩系數(shù)檢測裝置，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)，其中，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括一個(gè)油泵、一個(gè)液壓馬達(dá)、一個(gè)扭矩傳感器、一個(gè)角度傳感器、一個(gè)軸力傳感器、一個(gè)花鍵連接副和一個(gè)被測螺栓副

8、，所述的參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)包括單片機(jī)和工業(yè)計(jì)算機(jī)，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述的參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有通訊鏈路。進(jìn)一步的，所述的油泵與所述的液壓馬達(dá)相連，所述的扭矩傳感器和所述的角度傳感器集成于一體，所述的液壓馬達(dá)通過所述的扭矩傳感器、所述的角度傳感器、所述的花鍵連接副與所述的被測螺栓副的螺母連接，所述的被測螺栓副的另一端與所述的軸力傳感器連接。進(jìn)一步的，所述的單片機(jī)與所述的工業(yè)計(jì)算機(jī)通過USBCAN總線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。本實(shí)用新型的工作原理是：利用扭矩傳感器采集扭矩信號，利用角度傳感器采集轉(zhuǎn)角信號，利用軸力傳感器采集軸力信號，并且扭矩信號、角度信號、軸力信號為實(shí)時(shí)同步采集，將采集到的扭矩信號、

9、轉(zhuǎn)角信號、軸力信號通過信號處理電路處理后傳遞到單片機(jī)，單片機(jī)利用接收到的信號計(jì)算扭矩系數(shù)并通過USBCAN總線模塊將計(jì)算出的扭矩系數(shù)傳送到工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行在線顯示、記錄和存儲。具體的，在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過電機(jī)驅(qū)動油泵工作，建立一個(gè)穩(wěn)定的液壓泵站，油泵與液壓馬達(dá)連接，為液壓馬達(dá)提供液壓油源。扭矩傳感器采用應(yīng)變片式非接觸扭矩傳感器，角度傳感器采用光柵式角位移傳感器，軸力傳感器采用應(yīng)變式拉力傳感器，液壓馬達(dá)通過扭矩傳感器、角度傳感器和花鍵連接副與被測螺栓副的螺母連接，被測螺栓副另一端和軸力傳感器連接。具體的，參數(shù)檢測與控制機(jī)構(gòu)中的單片機(jī)采用InfineonXC164CS，該單片機(jī)為帶有

10、串行外設(shè)接口、數(shù)字輸出接口、捕獲比較接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口、CAN總線接口的芯片，單片機(jī)通過USBCAN總線接口與工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。同時(shí)，單片機(jī)控制液壓馬達(dá)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，實(shí)現(xiàn)螺栓螺帽的自動擰緊、自動擰松和停止等工作。本實(shí)施例的工作過程如下：通過電機(jī)驅(qū)動油泵工作，通過溢流閥設(shè)定油泵的壓力，建立一個(gè)穩(wěn)定的液壓泵站，為液壓馬達(dá)工作提供液壓油源。液壓馬達(dá)通過扭矩傳感器和花鍵連接副與被測螺栓副的螺母連接，被測螺栓副另一端和軸力傳感器連接，單片機(jī)控制液壓馬達(dá)進(jìn)油油路實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止進(jìn)而實(shí)現(xiàn)螺栓螺帽的自動擰緊、自動擰松和停止等工作，液壓馬達(dá)工作轉(zhuǎn)速為10r/min。單片機(jī)具有以下3種工作

11、模式：模式1：螺栓擰緊的最大扭矩控制模式，即螺栓擰緊時(shí)扭矩達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止擰緊，采集扭矩和軸力并計(jì)算螺栓連接副扭矩系數(shù)；模式2：螺栓擰緊的最大緊固軸力控制模式，即螺栓擰緊時(shí)緊固軸力達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止擰緊，采集扭矩和軸力并計(jì)算螺栓連接副扭矩系數(shù)；模式3：螺栓擰緊的最大轉(zhuǎn)角控制模式，即螺栓擰緊過程中，以設(shè)定的預(yù)緊軸力為轉(zhuǎn)角的起點(diǎn)（即零點(diǎn)），在旋轉(zhuǎn)螺帽一定的角度，采集扭矩和軸力并計(jì)算螺栓連接副扭矩系數(shù)。工業(yè)計(jì)算機(jī)可對單片機(jī)工作模式進(jìn)行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)上述3種工作模式，滿足不同測試標(biāo)準(zhǔn)的需求。設(shè)定好工作模式后，進(jìn)行信號的采集與處理。扭矩傳感器與角度傳感器集成于一體。扭矩傳感器采集與扭矩線性相關(guān)的TTL電平方波

12、頻率信號（5-15KHz），角度傳感器采集軸旋轉(zhuǎn)1周輸出的1440個(gè)脈沖信號。扭矩信號和轉(zhuǎn)角信號都是頻率信號，用XC164CS單片機(jī)對頻率信號進(jìn)行輸入捕捉。本實(shí)用新型采用采樣時(shí)間周期定時(shí)和脈沖輸入信號時(shí)間捕捉相結(jié)合的方法，對扭矩信號和轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。利用單片機(jī)的CCU60的輸入捕獲功能對扭矩信號進(jìn)行采集，CCU60工作在輸入捕捉模式。扭矩傳感器信號單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理工作原理圖如圖4(a)所示。利用單片機(jī)的CCU61的輸入捕獲功能對轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行采集，CCU61工作在輸入捕捉模式，軸力小于所設(shè)定的預(yù)緊力時(shí)，每次輸入捕捉中斷計(jì)數(shù)置零，一旦大于所設(shè)定的預(yù)緊力后，每次輸入捕捉中斷時(shí)次數(shù)加1。轉(zhuǎn)角

13、傳感器信號單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理工作原理圖如圖4(b)所示。軸力傳感器連接到被測螺栓副的另一端，采集軸力信號。軸力信號是模擬信號，通過XC164CS單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行采集。軸力信號、扭矩信號和轉(zhuǎn)角信號為實(shí)時(shí)同步采集。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的工作模式，通過扭矩信號、轉(zhuǎn)角信號或軸力信號中的任意一種信號同步采集另外2個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)。單片機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，計(jì)算出螺栓連接副的扭矩系數(shù)，通過CAN總線把測試結(jié)果傳送到工業(yè)就算計(jì)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)和曲線顯示、存儲、打印。工業(yè)計(jì)算機(jī)可實(shí)時(shí)監(jiān)測螺栓擰緊時(shí)的扭矩、螺栓擰緊時(shí)的緊固軸力、螺栓擰緊時(shí)的轉(zhuǎn)角。工業(yè)計(jì)算機(jī)對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，自動建立測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫并可以對數(shù)據(jù)庫根據(jù)時(shí)間索引和螺栓編號索引進(jìn)行檢索，顯示測試數(shù)據(jù)。說明書附圖液壓馬達(dá)油泵扭矩傳感器角度傳感器軸力傳感器被測螺栓副花鍵連接副圖1工業(yè)計(jì)算機(jī)單片機(jī)傳感器信號處理扭矩傳感器傳感器信號處理轉(zhuǎn)角傳感器USBCAN傳感器信號處理軸力傳感器液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)驅(qū)動圖2PC機(jī)CANToUSB扭矩信號(5-15K)XC164CANBUSCCU60轉(zhuǎn)