堯禮輝 張嘉慧 張貴榮

(中國人民解放軍92601部隊(duì)，湛江 524009)

0 引言

扭矩扳手是一種常用的機(jī)械工具，在航天、軍工、機(jī)械制造等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)有。扭矩扳手的性能容易受使用環(huán)境和操作者習(xí)慣的影響，在操作扭矩扳手時應(yīng)掌握正確的使用方法，熟悉維護(hù)保養(yǎng)的基本知識，并具備必要的調(diào)整技能。操作者和計(jì)量檢定員平時應(yīng)注意觀察積累，總結(jié)扭矩扳手使用經(jīng)驗(yàn)和示值誤差的調(diào)整方法，延長扭矩扳手的使用壽命，盡量使損失降到最低。

1 扭矩扳手分類和原理

扭矩扳手是一種帶有扭矩測量機(jī)構(gòu)的擰緊計(jì)量器具，它用于緊固螺栓和螺母，并能測出擰緊時的扭矩值。

1.1 扭矩扳手的分類

扭矩扳手按所使用的動力源，一般可分為手動、電動、氣動和液壓四類。

按測量原理可分為表盤式、預(yù)調(diào)式、可調(diào)式和數(shù)顯式四類，其中表盤式和數(shù)顯式又稱為非定值式，預(yù)調(diào)式和可調(diào)式又稱為定值式。

扭矩扳手按精度分類可分為7個等級，分別為1級、2級、3級、4級、5級、6級、10級。其中比較常用的有3級和4級。

1.2 結(jié)構(gòu)和工作原理

定值式扭矩扳手也稱為響聲式，使用前先設(shè)定好一個扭矩值，使用時達(dá)到預(yù)設(shè)值后，扳手自動打滑，當(dāng)杠桿敲擊處碰到外殼時發(fā)出“ 咔噠” 的機(jī)械響聲，提示操作者應(yīng)停止加載。定值式扭矩扳手外形結(jié)構(gòu)圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖分別如圖1和圖2所示。

圖1 定值式扭矩扳手外形結(jié)構(gòu)圖

圖2 定值式扭矩扳手內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

非定值式扭矩扳手使用表盤或數(shù)字顯示屏來顯示施加的扭矩值，檢定時將扳手示值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對。表盤式扭矩扳手外形結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 表盤式扭矩扳手外形結(jié)構(gòu)圖

2 扭矩扳手檢定裝置

計(jì)量檢定人員必須熟練掌握扭矩扳手檢定裝置的原理和使用方法。

扭矩扳手檢定裝置由扭矩測量儀、扭矩傳感器和扭矩加載裝置三大部件組成。通常所說的檢定裝置的準(zhǔn)確度是指前兩者的組合準(zhǔn)確度，一般為0.3級到0.5級。不少加載裝置產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差遠(yuǎn)大于測量儀和傳感器產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差[1，2]。

這里使用的扭矩扳手檢定裝置為日系的DOTE系列，加載裝置為絲桿推拉曲柄帶動式，由曲柄帶動扳手做圓周運(yùn)動。這種加載裝置始終與扳手軸線垂直，不發(fā)生位置移動，因而加載裝置產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差[1，2]可以忽略不計(jì)。因此由DOTE系列檢定的扭矩扳手示值誤差超差主要是扭矩扳手造成的，這就為扭矩扳手的調(diào)整提供了可靠的依據(jù)。DOTE系列扭矩扳手檢定裝置如圖4所示。

圖4 DOTE系列扭矩扳手檢定裝置

3 扭矩扳手示值誤差調(diào)整方法

扭矩扳手是一種機(jī)械式扭力工具，經(jīng)過一段時間使用，尤其是操作人員使用方法不當(dāng)，平時又不注意維護(hù)，容易引起示值誤差超差，甚至損壞。對近幾年計(jì)量站檢定的扭矩扳手統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，扭矩扳手未經(jīng)調(diào)整前檢定的合格率只有60%左右，調(diào)整后檢定合格率達(dá)到95%以上，大部分檢定不合格的扭矩扳手是因?yàn)槭局嫡`差超差，內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞的數(shù)量小于5%。如果檢定人員沒有掌握調(diào)整方法，發(fā)現(xiàn)示值誤差超差就作停用處理，必將造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，也是工作不負(fù)責(zé)任的一種表現(xiàn)。

3.1 非定值式扭矩扳手調(diào)整方法

圖3所示的表盤式扭矩扳手就是一款典型的非定值式扭矩扳手，比較常見的如東日制作所生產(chǎn)的DB系列，帶有示值指針和從動指針，可以轉(zhuǎn)動表盤進(jìn)行零位調(diào)整。從近幾年的檢定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此類扭矩扳手的穩(wěn)定性較好，發(fā)生示值誤差超差的概率較小，產(chǎn)生故障時主要由廠家或?qū)ｉT的修理部門進(jìn)行維修，這里不作重點(diǎn)討論。

3.2 定值式扭矩扳手調(diào)整方法

預(yù)調(diào)式和可調(diào)式扭矩扳手使用一段時間或維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，容易產(chǎn)生示值誤差超差，此處將重點(diǎn)討論調(diào)整方法。該類扭矩扳手的工作原理圖如圖5所示。

圖5 定值式扭矩扳手工作原理圖

通過轉(zhuǎn)動調(diào)整輪或旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘，可以改變扭矩值的大小，調(diào)整方法也是基于這兩者的相互協(xié)調(diào)關(guān)系。

3.2.1 排除檢定裝置本身和檢定方法不當(dāng)?shù)挠绊?/p>

選擇合適的檢定裝置，加載方式選擇驅(qū)動傳感器式或絲桿推拉曲柄帶動式。如果是簡易型絲杠直接推拉式，則要考慮加載裝置引入的誤差[1，2]。

檢定時將扭矩扳手正確安裝在檢定裝置上，如圖4所示，接觸點(diǎn)對準(zhǔn)加力線，加力方向與扭矩扳手垂直，上下傾斜不超過5°。檢定時應(yīng)先預(yù)加載3次后進(jìn)行讀數(shù)。檢定時發(fā)現(xiàn)扳手設(shè)定值較小時(小于10N·m)，往往聽不到“ 咔噠”的聲響，但此時繼續(xù)加載，檢定裝置的讀數(shù)會有個短暫的停留期，扳手自動卸除負(fù)載，此時就是讀數(shù)時機(jī)，應(yīng)停止加載，否則可能錯過讀數(shù)時機(jī)或損壞扳手。這需要檢定人員在實(shí)踐過程中去體會。

3.2.2 示值誤差超差的調(diào)整方法

排除了檢定裝置和檢定方法的影響，如果扳手示值誤差超差，就是扳手本身的原因，需對扳手進(jìn)行調(diào)整。這里以東方儀器廠生產(chǎn)的NB系列扳手為例，如圖6所示，調(diào)整方法如下：

圖6 東方儀器廠生產(chǎn)的NB系列扳手

1)如果最小值不準(zhǔn)，在檢定裝置上調(diào)整扳手調(diào)整輪。示值準(zhǔn)確后，先拆卸讀數(shù)保護(hù)蓋，使主標(biāo)尺與刻度尺分離，如果副標(biāo)尺不對零，則重新進(jìn)行對零。如果主標(biāo)尺不對刻度線，用螺絲刀旋松刻度尺的固定螺絲，移動刻度尺，合上讀數(shù)保護(hù)蓋使主標(biāo)尺與準(zhǔn)刻度線重新對齊，然后旋緊固定螺絲。

2)如果中間值或最大值不準(zhǔn)，用六角扳手調(diào)整調(diào)試孔內(nèi)螺釘，順時針調(diào)扭矩值減小，逆時針調(diào)扭矩值增大。旋轉(zhuǎn)一定角度后，用檢定裝置觀測該點(diǎn)的扭矩值，反復(fù)重復(fù)此過程。待該點(diǎn)準(zhǔn)確后，由于旋轉(zhuǎn)角度的變化與扭矩值的變化不是線性關(guān)系，所以還要觀察其他檢定點(diǎn)的扭矩值。如果全部點(diǎn)的誤差都在誤差允許范圍內(nèi)，則按照步驟1)的方法調(diào)整刻度尺和副標(biāo)尺。調(diào)整過程中，所有的檢定點(diǎn)要結(jié)合起來一起調(diào)，切不可調(diào)整好某個點(diǎn)的示值后，再旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘去調(diào)整其他的檢定點(diǎn)，待所有的檢定點(diǎn)準(zhǔn)確后就認(rèn)為調(diào)整結(jié)束，這是錯誤的做法，由于后面的調(diào)整會影響前面已調(diào)整好的檢定點(diǎn)的誤差，因此所有的檢定點(diǎn)必須結(jié)合起來一起考慮。

4 扭矩扳手使用經(jīng)驗(yàn)

4.1 使用常識

1)扭矩扳手只能用作安裝緊固件時測量扭矩使用，絕不能作為拆卸工具去擰松已擰緊的緊固件；

2)使用扭矩扳手緊固部件時盡可能帶上護(hù)目鏡，這樣可以在突發(fā)情況下保護(hù)操作者的眼部；

3)不要在水中使用扭矩扳手；

4)不要把扭矩扳手當(dāng)作錘子、榔頭等來使用，不許任意拆卸與調(diào)整調(diào)試螺釘；

5)長期使用時，應(yīng)經(jīng)常向注油孔內(nèi)加入潤滑油，以提高使用壽命。

4.2 使用時注意事項(xiàng)

1)使用前了解扳手的最大量程，選擇扳手以工作值在被選用扳手的量限值20%～80%之間為宜，并確認(rèn)扭矩單位準(zhǔn)確無誤。

2)保持手柄清潔，不要沾上油污等臟物，否則緊固時會造成打滑而引起事故。

3)如果扳手較長時間未用過，應(yīng)先預(yù)加載幾次，使內(nèi)部工作機(jī)構(gòu)的潤滑油均勻流遍，這點(diǎn)無論對于使用還是檢定都是很重要的。

4)確保調(diào)節(jié)棘輪到正確位置，如果沒有調(diào)整到正確位置，將造成棘輪的損害或事故。

5)緊固時應(yīng)使用正確的接頭，否則會導(dǎo)致施加的扭矩出現(xiàn)人為誤差。接頭應(yīng)接觸緊密，有足夠硬度。

6)從加載的安全考慮，使用時盡量使用拉力而不是推力。要調(diào)整操作姿勢，防止操作失敗時人員跌倒。

7)使用時應(yīng)嚴(yán)禁在尾部加套管或長柄，有專用配套附件(長柄或套管)除外，否則將損壞扭矩扳手而影響準(zhǔn)確度。

2）壓水施工：各次序灌漿孔在灌漿前采用自上而下分段卡塞、簡易壓水施工；灌前測試孔及灌后檢查孔采用自上而下分段卡塞、單點(diǎn)法壓水施工。

8)使用扭矩扳手時，手應(yīng)握在加力線上，否則測不出正確的扭矩；加力的方向應(yīng)該與扭矩扳手成直角(允許±15°)，上下左右應(yīng)在±15°以內(nèi)。

9)使用扭矩扳手對零部件定扭緊固時，必須緩慢均勻操作，不得快速操作，否則會造成扭矩工具假響，扭矩超差(扭矩不到位)。

10)當(dāng)聽到有“咔噠”一聲時，就馬上停止緊固，否則會導(dǎo)致扭矩過大損壞扳手。

11)要左手托住或扶著扭矩工具的轉(zhuǎn)動頂端，右手拉扭矩工具的手柄，左右手要同時作用才能平衡扭矩工具的作用力，如圖7所示，否則扭矩工具易脫出零部件傷害到人。

圖7 扭矩扳手加力時手握方法

12)操作扭矩扳手時，不允許扭矩工具與零部件相互碰撞，否則會造成扭矩超差(扭矩衰減)。

4.3 使用后注意事項(xiàng)

1)使用后，定值扳手要注意將示值調(diào)節(jié)到最小值處，以保證其準(zhǔn)確度及使用壽命。據(jù)統(tǒng)計(jì)，許多定值扳手的非正常性損壞就是由這個原因引起的。這是由于扳手內(nèi)的彈簧如果經(jīng)常處于壓縮狀態(tài)，不能松弛，就會造成彈簧發(fā)生永久形變，而這種情況下的扳手是不能修復(fù)的。所以在實(shí)際工作中，無論是使用或保存，這一點(diǎn)非常重要。

2)使用后，及時清除扭矩扳手上的灰塵、臟污、油污、油漆和水，并放入盒內(nèi)。如果不及時清理，會導(dǎo)致準(zhǔn)確度降低。

5 結(jié)束語

扭矩扳手作為一種機(jī)械式扭力工具，示值誤差超差是最常見的不合格因素。為延長扭矩扳手的使用壽命，操作人員應(yīng)掌握正確的使用方法，定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，尤其要注意定值扳手使用完畢后要將示值調(diào)節(jié)到最小值處，同時計(jì)量工作人員應(yīng)掌握必要的調(diào)整方法，延長扭矩扳手的使用壽命，使損失降到最低。

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