浙江省慈溪市质量技术监督检验检测服务中心 浙江慈溪 315300
摘要：扭矩扳子是一种带有扭矩测量机构的拧紧计量器具，它用于紧固螺栓和螺母，并能测量出拧紧时的扭矩。传统的扭矩扳子检定装置存在结构复杂，检定精度低的问题，本文设计了一款扭矩扳子检定装置，解决了上述存在的问题，可在计量机构推广使用。
关键词：扭矩扳子；检定装置；研究；设计
1 概述
扭矩扳子是一种带有扭矩测量机构的拧紧计量器具，它用于紧固螺栓和螺母，并能测量出拧紧时的扭矩。目前国内外对于螺栓拧紧扭矩越来越重视，所以各类手动扭矩扳子（又可称为扭矩扳子、力矩扳子）等应用越来越多，随之对手动扭矩扳子进行检测的扭矩扳子检定仪也有很多，形式多种多样，最普遍的形式是通过丝杠推动被校扳手力臂，然而这种结构因为在施加扭矩时会造成力作用点的变化，而引起附加误差，不易达到0.3%的精度等级，所以随之产生了通过旋转扭矩传感器结构形式的扭矩扳子检定仪，通过手轮转动再经过减速机构的一系列齿轮变速最终通过涡轮蜗杆结构将手轮的转动转换为扭矩传感器的转动，达到了在检定过程中扳子力臂作用点不改变的效果，这种结构加载稳定，无力作用点变化影响，精度等级较高，容易做到0.3%，但是这种结构比较复杂而且成本高，不利于扭矩扳子的快速高效检定。
2 扭矩扳子检定装置的设计
图1是扭矩扳子检定装置的主视图，图2是扭矩扳子检定装置的俯视图。如图1和图2所示，扭矩扳子检定装置包括传感器安装板1、标准扭矩传感器2、长板3、滑块4、螺纹柱5、扳子高度调节板6、滑动板7、传感器安装托架8、第一螺母9、扭矩施加力臂10、丝杠安装架11、丝杠推动力传导柱12、第二螺母13、手轮14、丝杠及配合螺母15。
标准扭矩传感器2通过传感器安装托架8安装在传感器安装板1上，传感器安装托架8通过螺栓安装在传感器安装板1上，标准扭矩传感器2与传感器安装板1之间安装一轴承，标准扭矩传感器与安装托架8之间也安装有轴承，以保证标准扭矩传感器可以自由旋转（即绕其轴线的自由旋转）；滑动板7通过滑槽与长板3连接，可以在长板3上自由改变位置（即沿长板3的长度方向进行水平移动），以适应不同臂长扭矩扳子，当工作时通过滑动板7上的锁死螺母固定在某一位置；滑块4通过滑槽与滑动板7连接，并可在滑动板7上自由调节位置，以适应扭矩扳子安装；螺纹柱5通过螺纹安装在滑块4上，并通过旋紧螺纹柱5使滑块4锁死在滑动板7上某一位置（滑块4中心有螺纹孔，螺纹柱5旋进滑块4的螺纹孔中，当螺纹柱5底端接触到滑动板7时，再继续拧紧螺纹柱5就可以使滑块4与螺纹柱5固定在滑动板7的固定位置上）；扳子高度调节板6安装在螺纹柱5上，并可以调整上下高度；丝杠安装架11通过螺栓安装在长板3上；丝杠及配合螺母15通过带座轴承安装在丝杠安装架11上；丝杠推动力传导柱12安装在丝杠及配合螺母15上；所述扭矩施加力臂10的一端通过连接件安装在安装托架8的下端；所述连接件的上端通过螺栓与标准扭矩传感器2连接，其中间通过轴承与传感器安装托架8配合，其底端穿过施加力臂10上的方形孔，再由第一螺母9托住，当施加力臂10由右端的推力导柱推动时，力臂10将绕传感器轴线做旋转运动，从而带动传感器旋转；扭矩施加力臂10的另一端通过第二螺母13安装在丝杠推动力传导柱12上，在扭矩施加力臂10中间有一通槽可使丝杠推动力传导柱12穿过，进而通过螺栓13托住力臂10；手轮14 安装在丝杠及配合螺母15上。
3 扭矩扳子检定装置的工作原理
扭矩扳子检定装置的工作原理如下：当使用该检定仪进行扭矩扳子检定校准时，将被校扭矩扳子安装在该检定仪上，将被校扭矩扳子的方头通过转接头安装到标准扭矩传感器2上，根据被校扭矩扳子的把手位置，调节反作用力支点位置，即调节滑动板7和滑块 4，使反作用力点合适，再根据被校扭矩扳子的高度调节高度调节板 6，使被校扭矩扳子处于水平状态，锁紧滑动板7与滑块 4，旋转手轮14，丝杠做绕其轴线的旋转运动，进而螺母15产生沿垂直于纸面的运动，从而推动扭矩施加力臂10带动标准扭矩传感器旋转，最终将扭矩施加在被校扭矩扳子上，完成检测校准。
4 扭矩扳子检定装置的性能分析
1、本扭矩扳子检定装置在加载扭矩时通过安装传感器端旋转来加载扭矩，因此可以证扭矩扳子受力点位置在整个测试过程保持不变，大大提高了检测精度，可达到0.3%精度，且量程范围可以从0.1Nm-2000Nm。
2、本扭矩扳子检定装置具有独特的调整被测扳子水平的机构，即高度调节扳6，并且通过滑块4与滑动板7可以灵活快捷的将被测扳子调整到测试状态。
3、本扭矩扳子检定装置具有传感器旋转、传感器更换方便、量程范围宽、在扳子检测过程中力臂作用点不变、反作用力支撑点调节方便、自动调节被测扳手水平、加载轻松、抗偏载性能好等特点。
5 结论
本扭矩扳子检定装置为扭矩扳子的检测提供了科学的、高性价比的检测设备，能够有效消除加载测量力与加载过程力作用点改变带来的误差，使扭矩扳子的检测校准更加科学可靠，并且相比同类旋转扭矩传感器式扭矩扳子检定仪，其结构简单、成本低、性价比高。非常有推广价值。本扭矩扳子检定装置通过力臂加梯形丝杠方式将手轮转动转换成传感器转动，为广大扭矩扳子检定机构提供科学可靠的检测的手段。
6 参考文献
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作者简介：
周杰，男，1976年09月，浙江省慈溪市质量技术监督检验检测服务中心，助理工程师，研究方向：力学和流量计量的检定、校准与研究。
论文作者:周杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：扭矩论文; 扳子论文; 传感器论文; 力臂论文; 装置论文; 螺母论文; 螺纹论文; 《基层建设》2018年第5期论文;