今天，德国液压扳手厂家普朗特给大家讲述的是普朗特液压拉伸器结构及工作原理

    液压拉伸器一般由液压泵、高压软管、压力指示表和拉伸体组成[1]。其中液压泵作为动力源， 液压泵的输出压力值由泵上的压力表进行指示，拉伸体和液压泵之间由高压软管进行联接。 其中， 拉伸体是液压拉伸器的执行机构，其主要由液压活塞缸、 螺纹套和外壳等部分组成。结构见图1

图1

    液压拉伸器的工作原理：工作时，拉伸螺母与工作螺栓螺纹联接，液压泵输出的高压油通过高压油管传送至活塞缸，在压力的作用下活塞缸中的活塞上移，带动拉伸螺母向上移动， 从而拉长整个工作螺栓。拉伸螺栓时，需使螺栓的伸长量达到所要求的形变量， 并使其形变量控制在弹性形变的范围之内，然后进行预紧作业，最后通过液力或者机械回位的方式使工作螺栓回复原来的形状，完成作业。

    液压拉伸器校准装置主体框架的设计

    液压拉伸器主体框架的主要作用是固定标准测力仪，并将被校准液压拉伸器通过模拟拉伸螺栓与标准测力仪相连接。为液压拉伸器在拉伸过程中提供支撑力，并将拉伸力传递至标准测力仪进行测量。液压拉伸器校准装置的主题框架结构如图 2

图2

    拉伸器校准装置框架技术要求：

    1、传感器与下板连接后间隙应≤0.02mm

    2、传感器与连接件端面间隙应≤0.02mm

    液压拉伸器校准装置标准测力仪的选型

    标准测力仪是液压拉伸器校准装置中的核心传感元件，它实现了对螺栓拉伸力的精确测量，力值计量中常见的力有重力、弹性力和摩擦力。对液压拉伸器进行计量校准，就是通过对模拟螺栓的弹性力力值的精确测量实现的。在力学研究领域中，使受力物体的运动状态发生改变的效应称之为力的动力效应；使物体产生形变的效应称之为力的静力效应。在计量应用中，常常利用力的动力效应产生或复现力值，利用力和静力效应传递或者测量力值。量值传递是由国家力值基准产生基准力值，后通过高准确度的标准测力仪传递至力标准装置，再经由标准测

力仪传递至各类工作计量器具，从而确保力值的统一。

    液压拉伸器校准装置标准测力仪的工作原理

    标准力值或被测力值施加到弹性元件上，弹性元件便产生相应的变形，其变形量的大小与所施加的力值成对应的关系，只要测量变形量的大小，即测得了力值的大小。目前最常用的典型测力元件有弹性环或百分表式测力仪以及电阻应变传感器式测力仪等。

    作为传递力值的计量标准，标准测力仪在力值计量领域中发挥着不可替代的作用，它的性能好坏直接影响着力值能否准确可靠地进行传递，从而确保力值的统一。

    目前，标准测力仪主要有百分表式和电阻应变式两种结构形式，百分表式标准测力仪由弹性环体和百分表组成，电阻应变式标准测力仪由电阻应变式力传感器与测量仪表所组成。

    百分表式标准测力仪通过弹性环体的形变来测量力值，使用时应注意对测量结果进行温度修正；它的准确度级别较低，一般不会高于0.3级，但由于不需要电源，使用较为方便。电阻应变式力传感器通常用四个电阻应变片组成惠斯通电桥，当传感器受到外力作用时，电桥平衡被打破，通过测量传感器的电压输出变化值就可以确定测量力的大小，传感器所输出的电压信号传送至测量仪表进行处理和显示，就可以得知施加力值的大小。

    弹性体是力传感器直接感受力的元件，它是传感器的重要组成部分，弹性体性能的好坏将直接影响传感器的性能。弹性体的材料通常选用强度较高的合金结构钢，如国内常用的 40CrNiMoA，弹性体在加工制作过程中应从锻造、机加工、热处理、时效处理等各环节严格控制，才能保证力传感器有良好的技术性能指标，确保其具有优异的长期稳定性。为保证传感器有好的性能，还需要对传感器进行多项补偿，如零点平衡补偿，零点温度补偿，输出灵敏度温度补偿，非线性补偿；有些传感器还需要进行消除侧向力影响及防潮密封。

    液压拉伸器校准装置标准测力仪的选择

    由于液压拉伸器的使用场合多为生产车间或户外操作现场，温度不易恒定，若使用百分表式标准测力仪则需注意对测量结果进行温度修正。 相比较而言，电阻应变式标准测力仪基于惠斯通电桥进行温度修正方法简单，成本较低，使用较为方便，电阻应变式标准测力仪的准确度级别也高于百分表式标准测力仪，故液压拉伸器校准装置所配备的标准测力仪选用电阻应变式。标准测力仪量程的选择主要根据主要被校液压拉伸器的类型选择，液压拉伸器外观如图3所示， 市售常见类型液压拉伸器参数见图4

图3

图4

    根据上表中市售主要类型的液压拉伸器的参数，选择标准测力仪的测量范围为10kN~1MN，选用国产U1系列力传感器，该类型传感器广泛用于工业、建筑、路桥以及国防军工领域，并应用于各类试验机、检测设备以及各种工业自动化系统中。

    选用标准测力仪的主要参数：

    1)额定负荷： 10kN~1MN；

    2)准确度等级： 0.3 级(依据《力传感器检定规程》 JJG391-2009)；

    3)供桥电压： (5~15)V；

    4)温度范围： -10℃~65℃；

    5)灵敏度： 2mV/V±0.5mV/V；

    6)弹性体材料： 40CrNiMoA；

    选用标准测力仪的主要特征：；

    1)传感器为柱式结构；

    2)受力方式为拉压双向；

    3)可选配球附、压头、拉头等配件；

    4)防水、防尘、安装容易，使用方便；

    5)性能长期稳定可靠；

    液压拉伸器校准装置力值显示仪表的选型

    由于力传感器是将测得的力值转换成电信号进行输出，输出信号为模拟信号，所以需匹配相应的数字显示仪表，将传感器输出的电信号转换成数字信号后进行显示。数字显示仪表一般由信号变换电路、前置放大器、模/数转换、线性化器、标度变换、数字面板表、电源等模块组成，其构成原理如图5

图5

    本文选用的力值显示仪表为2000 型标准负荷测量仪，该显示仪表是一款经过超过10年实践检验的被广泛认知的基础力学测量仪器， 其应用领域包括：精密力值测量、应力应变测量、 扭矩测量、材料性能测试以及各类基于应变原理传感器的生产检测领域。 2000 型标准负荷测量仪为最常用的测力计配套仪表，具有很高的可靠性和性价比，其具有40个数据通道，为以后扩展液压拉伸器校准装置的测量范围和匹配更多量程的传感器预留了空间。

    标准负荷测量仪的技术参数和主要特性如下：

    1）外显示分度数 20 万，A/D 转换率 50 次/秒，综合准确度 0.005%FS，重复性和非线性<0.01%FS。

    2）表内内置标准电压源，采用数字计算方法获得测量数据，大幅减少零点漂移，仪表开机即可使用，无需提前预热。

    3）(-9～9)mV/V 或(0～9)V/V 的信号测量范围，适用于输出灵敏度为 1mV/V、2mV/V、 3mV/V、 4mV/V 至 9mV/V 的各型应变式传感器。仪表中每一数据通道的信号测量范围和输入极性可分别进行设定。

    4）可进行宽范围的零位调节，其调节范围可达所设定量程的-150%～150%，特别适用于大静载下的小动态载荷测量。

    5）可分6段进行修正，有效提高系统的测量准确度。

    6）可存储和调用最多 40 个不同量程传感器的校准数据。

    7）可进行传感器零位校准，系统载荷校准、定点校准和灵敏度输入校准。

   8）内置多种单位转换，包括 N（牛顿、kgf（公斤力）和1bf（英磅力）等测量单位，方便对使用各种力值单位的设备进行测量。

    9）仪表内置独立的硬件状态监测电路，对运行状态实时监测，充分保证仪表的可靠性。

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