王輝 李達(dá)

摘要：民航維修中飛機(jī)輪轂拆裝作業(yè)所使用的螺栓擰緊機(jī)，在校驗(yàn)過程中得到的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)不能完全按照J(rèn)JF1610-2017《電動(dòng)、氣動(dòng)扭矩板子校準(zhǔn)規(guī)范》計(jì)算以進(jìn)行符合性判斷。針對(duì)此問題，本文提出一個(gè)計(jì)算公式，使校準(zhǔn)結(jié)果的數(shù)據(jù)處理既符合實(shí)際使用情況又能滿足校準(zhǔn)規(guī)范的要求。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)輪轂；螺栓擰緊機(jī)；校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；計(jì)算公式

Keywords：aircraft wheel hub；bolt tightening machine；calibration data；computational formulas

0 引言

螺栓擰緊機(jī)是扭矩板子的一種，是以動(dòng)態(tài)扭矩為輸出形式的動(dòng)力工具，由馬達(dá)、扭矩控制機(jī)構(gòu)、扭矩輸出機(jī)構(gòu)等組成，替代傳統(tǒng)的扭矩板子，可提高民航維修的工作效率，主要用于維修飛機(jī)輪轂、飛機(jī)剎車盤等需要拆裝多組螺栓的機(jī)械部件。

JJF1610-2017《電動(dòng)、氣動(dòng)扭矩板子校準(zhǔn)規(guī)范》的適用范圍為電動(dòng)扭矩板子、氣動(dòng)扭矩板子、螺栓擰緊機(jī)等的校準(zhǔn)。規(guī)范中有明確的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)計(jì)算與處理方法，但此方法適用于僅有設(shè)定值的螺栓擰緊機(jī)。而飛機(jī)輪轂螺栓擰緊機(jī)為了防止在加載時(shí)扭矩過載可能對(duì)輪轂造成的損傷，在結(jié)構(gòu)上增加了可供工作者實(shí)時(shí)查看扭矩輸出值的顯示功能，因此不能完全按照此規(guī)范中測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算方法進(jìn)行處理。本文以校準(zhǔn)此類型螺栓擰緊機(jī)時(shí)得到的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合扭矩設(shè)定值、輸出顯示值進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，提出一個(gè)計(jì)算公式，以更加嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確地進(jìn)行校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的處理，為民航計(jì)量檢測(cè)相關(guān)工作提供一定的參考。

1 飛機(jī)輪轂螺栓擰緊機(jī)構(gòu)造的特殊性

飛機(jī)輪轂上通常有18根螺栓用于固定內(nèi)半輪轂與外半輪轂，每?jī)筛灰粚?duì)應(yīng)，共9組。在維修與安裝輪轂時(shí)需要先根據(jù)飛機(jī)型號(hào)設(shè)定扭矩輸出值，為了計(jì)算更直觀，以波音787-9飛機(jī)主輪轂為例進(jìn)行試驗(yàn)，要求的扭矩值為450N·m，在電腦程序中設(shè)定扭矩值為450N·m。操作擰緊機(jī)對(duì)輪轂上的螺栓進(jìn)行扭矩加載。加載完成后，在顯示器上會(huì)顯示加載后的輸出顯示值。

目前北京飛機(jī)維修工程有限公司北京基地輪子修理車間有兩臺(tái)雙軸螺栓擰緊機(jī)，一臺(tái)為德國(guó)KUNZ公司生產(chǎn)，另一臺(tái)為瑞典Atlas公司生產(chǎn)，均帶有輸出值顯示功能。

2 試驗(yàn)過程與數(shù)據(jù)記錄

動(dòng)態(tài)扭矩校準(zhǔn)試驗(yàn)所用扭矩標(biāo)準(zhǔn)器與螺栓擰緊機(jī)、螺栓連接原理圖如圖1所示。連接好各個(gè)部分后進(jìn)行試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集，試驗(yàn)對(duì)象為波音787-9輪轂，根據(jù)JJF1610-2017《電動(dòng)、氣動(dòng)扭矩板子校準(zhǔn)規(guī)范》的要求進(jìn)行10次重復(fù)測(cè)量，在螺栓擰緊機(jī)顯示屏上得到10組扭矩輸出值f，在扭矩標(biāo)準(zhǔn)器上得到10組校準(zhǔn)值Fb，將螺栓擰緊機(jī)的設(shè)定值作為標(biāo)稱扭矩值F。經(jīng)過試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)如表1所示 。

根據(jù)廠家手冊(cè)，各校準(zhǔn)點(diǎn)的允許誤差要求為±1%FS（±5.4Nm），根據(jù)JJF1610-2017《電動(dòng)、氣動(dòng)扭矩板子校準(zhǔn)規(guī)范》7.2.6節(jié)中低扭矩率示值相對(duì)誤差公式（見圖2），計(jì)算得到校準(zhǔn)值的示值絕對(duì)誤差為-2.4N·m，滿足設(shè)備出廠時(shí)±1%FS允許誤差的要求。但從表1中可以看到，輸出值與校準(zhǔn)值二者相對(duì)于設(shè)定值來說輸出值偏小，校準(zhǔn)值反而偏大，且兩者差異較大。因此，僅通過校準(zhǔn)值來判斷是否滿足允差是不可靠的。

3 數(shù)據(jù)分析

廠家在飛機(jī)輪轂扭矩?cái)Q緊機(jī)上增加對(duì)扭矩輸出值的實(shí)時(shí)顯示是為了便于操作者實(shí)時(shí)監(jiān)控扭矩的輸出，避免因過載帶來的安全隱患，是飛機(jī)維修過程中質(zhì)量監(jiān)控的手段，更好地保證了維修質(zhì)量和飛行安全。JJF1610-2017《電動(dòng)、氣動(dòng)扭矩板子校準(zhǔn)規(guī)范》的適用范圍明確提到適用于電動(dòng)扭矩板子、氣動(dòng)扭矩板子、螺栓擰緊機(jī)等的校準(zhǔn)，但未對(duì)是否帶有扭矩值顯示裝置進(jìn)行區(qū)分，在遇到具體情況時(shí)需要具體分析。

若扭矩?cái)Q緊機(jī)自身不帶有扭矩值顯示功能，在操作時(shí)僅輸入設(shè)定值，對(duì)此類擰緊機(jī)的校準(zhǔn)可完全按照J(rèn)JF1610-2017規(guī)范進(jìn)行。上述試驗(yàn)中，帶有扭矩值顯示功能的扭矩?cái)Q緊機(jī)其顯示值與設(shè)定值存在差異，原因是扭矩?cái)Q緊機(jī)的扭矩顯示傳感器自身具有誤差，因此在校準(zhǔn)此類擰緊機(jī)時(shí)必須考慮輸出值對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的影響，該過程同時(shí)也是對(duì)扭矩?cái)Q緊機(jī)自身的扭矩測(cè)量傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。此時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)器上測(cè)得的扭矩值Fb其對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱值應(yīng)為扭矩?cái)Q緊機(jī)上的扭矩顯示值f，而f又由扭矩設(shè)定值F確定。F存在一個(gè)理論測(cè)量值fb，且四者具有以下關(guān)系：

綜上，在對(duì)帶有扭矩顯示功能的螺栓擰緊機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)后，應(yīng)先計(jì)算出理論測(cè)量值fb，再進(jìn)行示值誤差的計(jì)算。

4 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理與計(jì)算方法

5 試驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)式（3）、式（4）、式（5）計(jì)算可得，螺栓擰緊機(jī)的修正值的示值誤差為-6.2N·m。校準(zhǔn)結(jié)果超出了設(shè)備廠家允許誤差±5.4N·m的要求，這與未對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)得值進(jìn)行修正的結(jié)論相反?？梢园l(fā)現(xiàn)，針對(duì)帶有扭矩值顯示功能的螺栓擰緊機(jī)，僅對(duì)校準(zhǔn)值進(jìn)行示值誤差計(jì)算從而進(jìn)行符合性判斷是不可靠的，必須對(duì)校準(zhǔn)值使用式（2）進(jìn)行修正，再對(duì)修正值進(jìn)行符合性判斷。

當(dāng)出現(xiàn)超差時(shí)，可分兩種情況進(jìn)行調(diào)整：

1）校準(zhǔn)值不超差、修正值超差：根據(jù)設(shè)備手冊(cè)，對(duì)輸出值的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使得到的修正值滿足允差要求；

2）校準(zhǔn)值超差、修正值也超差：需聯(lián)系設(shè)備廠家，先對(duì)校準(zhǔn)值的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，再對(duì)輸出值的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

6 結(jié)束語

校準(zhǔn)飛機(jī)輪轂螺栓擰緊機(jī)時(shí)，對(duì)扭矩標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)得的校準(zhǔn)值利用修正值計(jì)算公式進(jìn)行修正，使用修正值對(duì)螺栓擰緊機(jī)進(jìn)行示值絕對(duì)誤差、示值相對(duì)誤差的計(jì)算，既能合理地判斷擰緊機(jī)的計(jì)量性能，又能發(fā)揮螺栓擰緊機(jī)顯示值在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的監(jiān)控作用，避免扭矩過載損傷飛機(jī)輪轂，保證維修質(zhì)量，進(jìn)而保證飛行安全。

參考文獻(xiàn)

[1] GBT 26547-2011《螺紋緊固件用回轉(zhuǎn)式工具性能試驗(yàn)方法》[S].

[2] JJF1610-2017《電動(dòng)、氣動(dòng)扭矩板子校準(zhǔn)規(guī)范》[S].

[3] JJG707-2014《扭矩板子檢定規(guī)程》[S].

作者簡(jiǎn)介

王輝，高級(jí)工程師，主要從事校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室管理工作。

李達(dá)，助理工程師，主要從事扭矩、長(zhǎng)度計(jì)量工作。