测量设备使用及维护知识(扭矩类)—无需修订

1、测量设备使用及维护知识测量设备使用及维护知识扭矩类测量设备扭矩类测量设备试验技术中心试验技术中心/ /计量中心计量中心 主要培训内容主要培训内容扭矩的基础知识扭矩的基础知识扭矩类测量设备的介绍扭矩类测量设备的介绍扭矩类测量设备的操作与维护保养扭矩类测量设备的操作与维护保养扭矩的基础知识扭矩的基础知识 1：扭矩的基本概念：使机械元件产生转动或者具有转动的趋势，而且随之产生扭转变形的力偶或力矩称为扭矩，符号M。 这个定义表明扭矩的三要素： （1）：施加于机械元件上的力偶或力矩； （2）：力偶或力矩使机械元件产生转动或具有转动趋势； （3）：使机械元件产生扭转变形。2：扭矩的单位： 扭矩是力与力臂的

2、乘积。 力的符号是（F），长度的符号是（L），则扭矩是力与长度导出的符号（FL）。 在国际单位制中，长度的计量单位是米（符号：m），力的计量单位是牛顿（符号：N），则扭矩的计量单位是牛顿米（符号：Nm）。 1Nm=0.102Kgfm，1kgfm=9.8066Nm。3：扭矩的分类： 根据随时间的变化，扭矩值也随着变化的过程，扭矩可以分为静态扭矩和动态扭矩两大类。 静态扭矩是扭矩值不随时间变化，或变化微小的扭矩。 动态扭矩是随时间变化很大或很迅猛的扭矩。 这里所说的“动态”和“静态”扭矩，是相对扭矩值而讲的，不是指机械元件是静止的或是转动的。由此可知，传递静态扭矩的机械元件不一定是静止的；同样，传

3、递动态扭矩的机械元件也不一定是转动的。 但是在测试扭矩的过程中，测试机械元件不传动或转动很小的称为“静态测试”，而测试的元件是转动的则称为“动态测试”。 所以“静态扭矩，”与“静态测试”，“动态扭矩”与“动态测试”是两种完全不同的概念。 4:装配扭矩的测试 检测装配扭矩，其实也就是再验证拧紧工具（设备）的准确性，即确认实测结果偏离额定装配扭矩的程度。这对于批量生产情况下的半自动、自动装配机显得更为重要。 (1)：静态测试法 螺纹副的“事后静态测量”一般有三种： 即：松开法；标记法；紧固法松开法；标记法；紧固法 第一种方法：松开法 将装配好的螺纹副用指示式或电子式扭力扳手松开，读出松开时的瞬时值

4、，然后根据经验和实验再乘以一个系数a，a的值一般再1.1-1.6之间。特别要注意的是千万不能将松开扭矩代替测试扭矩，松开扭矩往往要比装配扭矩小30%左右。这种装测试方法显然误差比较大，除特殊情况外再生产中已很少应用。第二种方法：标记法。 将螺栓、螺帽与装配主体或构件之间作好记号，然后将螺纹副松开，并将螺纹副紧固到标记的位置，读出扭矩值，再乘以a0.9-1.1的系数。这种方法省事，省力，要求技术水平不高，基本上使螺纹副保持原始的装配扭矩。但标记法不适合对一些有特殊防松功能要求紧固件，这种方法还有可能使摩擦系数产生变化，对测试值产生意想不到的误差。在检测过程中也很少采用这种方法。 第三种方法：紧固

5、法。 用扭力扳手将装配好的螺纹副进一步紧固，当产生微小的转角时，读出测试扭矩值，再乘以a0.9-1.1的系数。这是一种比较常用的的方法，测试值准确，操作方便。但对测试人员水平和技术熟练程度要求比较高。测试时旋转角越小越好 ，否则将造成较大的误差。 螺栓的受力情况示意图 螺纹付端面的摩擦扭矩占整个扭矩的50% 螺纹付的摩擦扭矩占整个扭矩的40% 轴向力Ff占整个扭矩的10% A B (2)(2)动态测试法动态测试法 “在线动态测试法在线动态测试法”就是在装配过程中进行检测，一般有以下四种就是在装配过程中进行检测，一般有以下四种方法：方法： 传感器直接测量法；传感器直接测量法； 传感器法固定法；传

6、感器法固定法； 传感器替换法传感器替换法; ; 传感器延伸法传感器延伸法传感器直接测量法 这种方法主要是用扭矩传感器进行检测，一般是将扭矩传感器直接连接在动力头测量传感器与螺纹副之间，操作时可以直接读出读数。 缺点是：因为将传感器随意安装在动力头前面，安装不稳定，有可能不在一条轴线上，从而造成一定的测量误差。传感器法固定法 这种方法是，在机电一体化装配机的动力轴上装有二只扭矩传感器，一只扭矩传感器用来作设备控制用，称工作传感器，而另一只扭矩传感器专门作测试用，称测试传感器，同时对测量扭矩传感器备有专门的测试仪器。过了一段时间以后，用扭矩测试仪测一下测试扭矩传感器，与设备上控制扭矩传感器的数值进

7、行对比。 缺点是因为在动力轴上专门安装了一个价值昂贵的测试扭矩传感器，这个扭矩传感器平时不用，只有测试时才用，有点浪费，所以这种方法成本比较高。另外这只扭矩传感器不可能性经常卸下来检定，而且每只传感器的扭矩系数又不高，所以容易造成一定的测试误差。传感器替换法 这种方法是在机电一体化装配机的动力轴装有扭矩测试传感器的部位上，装一根装卸尺寸与扭矩传感器完全相同的可以快速拆卸的活动轴，当要测试时将快速拆卸活动轴卸下，换上扭矩测量传感器，然后连接上测试仪器进行测试。这种方法与上面一种方法比较成本比较低，只需要一个扭矩传感器就可以在任何动力轴上测试；而且这个传感器可以定期进行检定，保证了传感器的精度，减

8、少了测量误差。这种测量方法现在得到了广泛的应用。 传感器延伸法 这种方法就是把传感器安装在一个固定的架子上，测量传感器的一端固定不动，而另一端装有可以旋转的轴，在轴上的一端装有模拟的装配螺栓和套筒，另一端与工作传感器相连。当装配机模拟装配时，扭矩直接传到测量传感器上，能比较准确的测出螺栓的装配扭矩。 缺点是，由于传感器是固定的，不能测量转角，所以不能测量用转角控制方法装配的螺栓。扭矩类测量设备的介绍扭矩类测量设备的介绍1： 手动扭力扳手 扭力扳手的种类繁多，按结构和应用可分为机械式、电子式、电动式，按使用场合不同又可以分为定值式、可调式、表盘式及数显式等不同形式。下面主要根据扭力扳手的结构原理

9、来阐述一下扭力扳手的主要分类及应用。1):弹簧杆式扭力扳手 弹簧杆式扭力扳子主要有：1，带方榫的本体；2，弹簧杆；3，指针；4，手柄；5，读数面板五部分组成。 弹簧杆式扭力扳手主要靠弹簧受扭力后产生弯曲变形，利用本体上的指针与手柄上的读数五部分组成。 此种扭力扳手的结构比较简单，强度高，经久耐用。主要用于各类维修及单件生产的场合。缺点是精度低，使用不方便，所以现在基本上已淘汰。 2)：定值式（预置式）扭力扳手 定值式扭力扳手又称预置式扭力扳手。扭力扳手扭力的大小必须有专门的人员用仪器将扳手调到一定的扭矩，然后供使用者使用。可见此种扳手适合大批量生产的工厂企业。 此种扳手的优点是体积小、精度高、

10、经久耐用、使用方便，达到扭矩值能自动报警； 缺点是对操作人员要求比较高，当达到扭矩值时用力不能太猛，必须平稳地施加一个旋转力矩，否则，如果用力太猛，将产生极大的误差。当扳手长期不用时，注意将扭矩弹簧调到最松状态，以防扭力弹簧的损坏。 3)：可调扭力扳手 可调式扭力扳手的结构原理与定值式扭力扳手的原理基本相同，主要是增加了手动调节机构，可调式扭矩扳手主要是扳手手柄上带有刻度，使用人员可以根据自己的需要调整扭矩的大小。主要用于维修及单件生产场合使用。 主要优点是：体积小，使用方便，和定值扳手一样达到最大扭矩值时能报警。主要缺点是：经过一段时间的使用以后精度容易降低。 4)：表盘指示式扭力扳手表盘指

11、示式扭矩扳手主要有指示表盘、装配连接轴、手柄等部分组成。大部分表盘式扭力扳手一般采用扭力轴、杠杆和齿轮副放大原理设计的。表盘式扭矩扳手的设计关键是扭力轴。因此要求扭力轴 有较高的强度、弹性及疲劳极限。该类扳手一般精度3%，精度高的可以做到11%。(5)：弹簧杆 表盘式扭力扳手 弹簧杆表盘式扭力扳手的结构原理是利用扳弹簧的变形，而在方型扭力杆安装一个固定的 测试仪表总成，当在橡胶柄上施加一个力矩时，扳弹簧产生变形从而在测试仪表总成上读出数据。 此种扳手的优点是，制造工艺简单。可以轴向安装开口扳子头，特别使用一些装配间隙比较小的位置使用。缺点是当扭力扳手使用完毕后，释放的速度要略微慢一点，否则容易

12、损坏指示表机芯。(6)：旋凿式扭力扳手 旋凿式扭力扳手主要结构有盘簧式（游丝式）和扭簧式，也有用螺旋弹簧式，它的主要原理是在弹簧外面装有固定的套管，套管上装有刻度盘，加载手柄与弹簧联成一体，并在手柄下部装有指针，当手柄旋凿时指针和刻度盘相对移动，根据刻度读出扭矩值。(7)：数显电子扭力扳手 现在应用的电子扭力扳手及称重系统，一般采用的是电子应变测量法。数显扭力扳手是利用电阻应变原理的传感器和数字放大仪器组成。现在一般使用的传感器是大扭力轴上贴上应变片，当在扭力轴上施加扭力时应变片内阻变化，造成桥路不平衡来达到测量扭矩大小的目的。2 2：气动扭拒扳手：气动扭拒扳手 气动工具概念：气动工具概念：

13、主要依靠压缩空气为来源而工作的主要依靠压缩空气为来源而工作的工具称之为气动工具。气动工具主要有液压脉冲式、工具称之为气动工具。气动工具主要有液压脉冲式、弯角定扭式、离合打滑式。弯角定扭式、离合打滑式。各类气动工具特点及主要组成部分： 气动弯角扳手类： 该类型工具具有转速均匀、噪音小、精度高等优点，但其反作用力、外型尺寸较大，操作较难把握，主要用于底盘拧紧等重要装配工位，该类型工具重要由气动马达、离合器行星齿轮组、驱动弯头、伞齿以及壳体扳机等附件组成。其中马达将压缩空气转换动力输出的重要总成的，离合器与行星齿轮组用于实现减速增扭，定扭断定等功能。气动液压脉冲扳手： 该类工具具有体积小手感好快速拧

14、紧，反作用力小等优点。但其精度不高，主要用于要求快速拧紧后，再次校验的特殊工位，它主要由气动马达，液压缸（脉冲单元）及壳体、阀门、消音器等附件组成 。气动螺丝刀类： 该类工具有枪式、弯角式几种类型。其体积小，手感好，快速拧紧，反作用力小等优点，但其精度相对较低，主要适用于对力矩要求不高的软连接场合。它主要由气动马达、行星齿轮组、摩擦片式离合器等部分组成。 铆枪 用于快速的单面施工连接能满足高抗剪和抗拉要求,使用上主要优点包括重量轻,结构耐用,运行平稳宁静,安装时间短,铆钉断口平整且锁芯能力强,填充能力强. 该工具由进气机构,油泵,真空阀,活塞杆运动部分以及其它部分等部分组成. 3:3:电动扭矩

15、扳手电动扭矩扳手 该类工具具有携带方便、操作使用简单、精度高、定扭断电等该类工具具有携带方便、操作使用简单、精度高、定扭断电等优点。但由于使用充电池在更换电池以及特殊作业时较为不便。优点。但由于使用充电池在更换电池以及特殊作业时较为不便。它主要由电机、行星齿轮组、集成电路、离合器、蓄电池、开关它主要由电机、行星齿轮组、集成电路、离合器、蓄电池、开关等部分组成（以等部分组成（以BOSCHBOSCH为例）。为例）。蓄电池：BOSCH系列电动螺丝刀所使用的电池为10只1.2V的单个蓄电池组成,固定于一个壳体内共计12V输出电压.。电机：BOSCH系列电动螺丝刀的电机将电能转化为机械能输出扭矩。主要由

16、定子、转子及绕组线圈等部分组成。开关：开关作用是通断输出电流并且转换输出电流的方向，从而达到电机正反转的目的。扭拒类测量设备的正确使用扭拒类测量设备的正确使用/ /操作及维护保养操作及维护保养手动扭拒扳手 1） 手动扭拒扳手在我公司主要有可调式扭拒扳手，指针式扭拒扳手，定值式扭拒扳手。手动扭拒扳手使用前需对扳手进行检查，检查包括外观检查和性能检查。外观检查主要是对扳手的色标，外观进行检查。色标（或其它合格标志）完好清晰，使用日期应在有效期内。扳手各部件完好，没有缺损。性能检查主要是检查各部件的功能是否完好。板接头在驱动孔内应能平稳转动，无卡滞现象，锁紧装置应可靠。板接头上的钢球应活动自如不得滑

17、出。. 如何正确操作 2）操作时，将手动扭拒扳手调节到所需的扭拒，将板接头通过套筒与需要拧紧的紧固件相接。连接紧密后对紧固件进行旋紧，开始时速度可由操作者自己把握，加力旋紧时应注意：手动扭拒扳手的加力应该是个平稳的过程，其速率保持在每秒60度左右。听到“喀哒”的响声后及时把作用力卸掉，防止冲击力。如何正确操作气动，电动扳手，电动拧紧机：使用者要按工艺规程及工具使用方法正确使用工具。1：每天上下班坚持擦拭工具，保持工具干净，工作结束后要将工具收拾放好，尽量避免无必要的接拆和磕碰。2：使用过程中发现工具损坏要及时送回工具室，填写工具报修工具卡使用者要说明故障现象，损坏原因，不准私自维修。3：使用者在工作完成后必须将工具摆放在指定位置，禁止将精度要求较高的扭拒扳手，电动工具，气动工