液压扳手厂家普朗特（www.baoqingtongcheng.cn）依托德国精湛的工艺与先进的液压实用动力技术致力于大型螺栓、螺母拆装科技以及同步顶升系统实用动力的研究。在超高压液压工具领域不断研发，创造了大量实用型液压产品。

    今天普朗特给大家说说德国进口液压电动扳手动态校准装置的方法。

    电动式液压扳手工具在工业生产中也越来越广泛使用，电动液压扳手(起子)为一种计量器具，扭矩值的准确性 直接影响到紧固件的联结质量。该文重点介绍了一种电动液压扳手(起子)动态校准装置，为电动液压扳手(起子) 的校准提供了一种解决方案。紧固件，是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件，使用行业广泛，包括能源、电子、电器 、机械 、化工、冶金、模具和液压等行业 ，是应用最广泛的机械基础件。在紧固螺钉、螺栓、螺母等螺纹紧固件时需要控制施加的力矩大小，以保证螺纹紧固且不至于因力矩过大破坏螺纹，所以各类企业均用扭矩起子或液压扳手等扭力工具来对紧固件进行操作，扭力工具作为一种计量器具 ．扭矩值的准确性直接影响到紧固件的联结质量。扭力工具依据施加扭力的方式可以分为手动液压扳手 、电动扭矩扳手和气动扭矩扳手。对于手动扭矩扳手，目前市场上已有各类德国进口液压扳手检定或校准装置，依据 JJC707 —2014 扭矩扳手检定规程。对手动式扭矩扳手进行检定／校准；对于电动液压扭矩扳手而言，目前虽已有两种结构形式的校准装置，但在使用中存在不少问题。

    电动液压扳手校准现状

    电动式扭矩液压扳手，扭力的施加是由其内部电机旋转通过减速齿轮减速后，产生一定低速的旋转扭力。目前市场上有两种结构形式的电动扭矩液压扳手 ，一 种是主要用于无线电设备、仪器仪表制造行业，俗称“电动起子”，该类电动扭矩液压扳手的最大扭矩值一般不大于10Nm，另一种是用于机械设备制造、交通运输等行业使用 的电动扭矩液压扳手，该类 电动扭矩液压扳手的最大扭矩值可以达到5000Nm，针对电动扭矩起子和电动扭矩扳手的校准，目前国内有两种结构形式的校准装置 。

    第一种是电动扭矩液压扳手校准仪，主要用于 电动扭矩液压扳手的校准。 其主要构件为扭矩测试仪和扭力测试接头，其内部扭矩传感器一头 固定在基座上，另一头联接带有方榫 的测量头，因扭矩传感器的特性决测量头基本属于“静态接头”，在扭转方向只能旋转微小的角度。当电动扭矩液压扳手(起子)的工作头部插入方榫测量头时，因测量头堵转至使扭矩液压扳手(起子)内部电机不能正常工作达不到施加扭力的效果。故无法正常校准。 为了解决堵转的问题 ，该校准装置配置了旋转扭力测试接头 ，该测试接头由压缩弹簧、螺钉 (螺栓) 和螺母组成，即以螺纹阻力传递扭力。在校准电动扭矩液压扳手前，将测试接头中的压缩弹簧彻底放松后放置在电动扭矩液压扳手校准仪对应的方榫测量头，然后将电动扭矩液压扳手与旋转扭力测试接头对接 ，启动电动扭矩液压扳手的电源 ，电动扭矩起子在其内置 电机的驱动下工作头部旋转，压缩弹簧逐渐被压缩随之旋转阻力增大，至电动扭矩起子工作头部出现打滑 (即打滑机构动作，电机驱动力通过打滑机构释放)，此时电动扭矩起子校准仪上显示的峰值扭矩数值即为该 电动扭矩液压扳手的扭矩值(或预置档位 的扭矩值)。该电动扭矩液压扳手校准仪结构简单，由于是以螺纹阻力传递扭力，不仅传递扭力有限，而且螺纹易磨损寿命短，对于稍大扭矩值的测量，该结构形式已不能满足。

    第二种是类似瑞典阿特拉斯 (A tlas) 生产的扭矩测试仪，由显示仪表和扭矩传感器组成，主要用于电动扭矩液压扳手的校准。使用时，将扭矩传感器与电动扭矩液压扳手的工作头部串接 ，在专用工作台或台虎钳上夹持螺母，螺栓在扭力驱动下快速旋入，当旋到底时。电动扭矩扳手内部的传感器检测 到驱动力到达扭矩预定设置的数值时自动停机。此过程扭矩传感器所测的峰值扭矩值即为电动扭矩液压扳手的扭矩预定值。该扭矩测试仪在操作中存在以下缺点。一是在校准现场须备一定数量的同类螺栓和螺母替代品；其次是在校准过程中，一头因螺栓旋到底时旋不动，另一头在电动扭矩液压扳手的旋转扭力作用下，扭矩传感器所承受的扭力会突然变大，即产生扭矩脉冲，虽然该扭矩传感器具备一定耐冲击性能．但在实际使用中容易损坏。

    图 1(a) 是通过示波器观察扭矩传感器的输出信号，可以发现旋转扭力在螺栓旋到底时呈现尖锐的扭矩脉冲Tmax，该脉冲产生的原因之一是“惯性 ”。螺栓旋进中阻力较小(螺栓与螺母摩擦产生扭矩 T1)，当螺栓旋到底时旋进阻力突增。因堵转电机驱动电流上升增加驱动力，旋转扭力在电机驱动力和惯性的作用下上冲至最大扭矩值Tmax由于扭矩脉冲峰值大、持续时间 t(作用时间) 短 ，能量被螺栓的扭转弹性变形吸收，并非真实的螺栓旋入扭矩值 (预定值 )。因此，该类扭矩检测仪有一套算法，计算出扭矩值。 通过试验可 以发现，在螺栓上套上不同的垫圈(如平垫圈、弹簧垫圈、防松垫圈等) 所测得的有较大的差异，计算出的扭矩值也不同。

图1 传感器输出波形

    2 动态校准装置

    本“电动扭矩液压扳手动态校准装置”(以下简称“动态校准装置”)主要由机械传动装置和测量仪表组成，见图2动态校准装置框图。

    图 2 动态校准装置框图

    该动态校准装置具有以下技术特点 ：

    1、“动态校准装置”采用机械传动结构 ．将旋转扭力转化为“力臂”+ “力 值”，通过 悬臂梁式拉压力传感器测量“力值 ”的大小实现 电动扭矩液压扳手的动态校准 。 由于结构简单 、维护方便 ，以及悬臂梁式传感器与扭矩传感器相比较更具制造工艺和价格优势 ，故“动态校准装置”有利于推广和使用。

    2、电动扭矩液压扳手在校准中有较大的扭矩冲击，容易对扭矩传感器产生超载而损坏。由于扭矩传感器置于任意旋转状态，采用诸如套管和限位销式 等机械超载保护装置。不仅结构复杂成本高，经数次冲击后效果也不理想 。而悬臂梁式传 感器的超载保 护装置不仅简单而且可靠。

    3、“动态校准装置”可以根据需要，可以制成不同大小系列的装置。其原理相同，以适应不同测量范围的电动扭矩液压扳手的动态校准。同时“动态校准装置”具备“静态”校准的能力，可以替代上述第一种和第二种类型的校准装置。

    4、“动态校准装置 ”通过内置制动装置将旋转扭力转化相对“静 止”的力矩。当制动装置处于制动时，“动态校准装置”相当于“静态”扭矩校准装置 ，此时 (扭矩 ) = L (方榫测量头轴线 至传感器受力点的距离 ) ×p(对传感器施加的力值 ) 。 可以通过标准扭矩液压扳手或杠杆、砝码溯源至 国家基准。

    机械传动装置工作原理

    机械传动装置扭力传递的原理见图3所示。主要由壳体、齿轮箱 、制动装置和悬臂梁式拉压力传感器 (以下简称传感器 ) 等组成。其工作原理是采用了齿轮箱结构，并将该齿轮箱作为“杠杆”，齿轮箱在上下限位的范围内可以围绕方榫测量头轴线自由转动，齿轮箱内I号、Ⅱ号、Ⅲ号三个齿轮相互啮合。I 号齿轮 为主动轮与方榫测量头连接。Ⅲ号齿轮轴上装有制动盘。 当制动盘不制动时 ．齿轮在方榫测量头的带动下可 以自由转动齿轮箱仍可以围绕方榫测量头轴线“自由转动”；当制动盘制动时。因齿轮不能旋转使得齿轮箱变为一个“刚体”即“杠杆”，齿轮箱在方榫测量头的带动下对悬臂梁式拉压力传感器产生向上或向下的力 ，该力值与“杠杆”长度的乘积即为扭矩。校准时 ．电动扭矩液压扳手的工作头部与方榫测头对接，松开制动手柄，在电动扭矩液压扳手内置电机的驱动下带动齿轮箱内齿轮组旋转 ，此时电动扭矩液压扳手仅承受齿轮组齿轮啮合过程 中的能量损失。齿轮啮合摩擦力使齿轮箱对传感器产生较小有波动的力P，见图 1(b ) ，电动扭 矩扳手在小负荷条件下转速达到额定转速：当制动装 置在制动手柄的操作下对制动盘进行制动至完全“锁死”时，齿轮箱对传感器产生力P在旋转扭力的作用下由P，增至完全“锁死”时的P，、见图 1(b )，此时 (扭矩) = (方榫测量头轴线至传感器受力点的距 离)(对传感器施加的力值)。由于采用了盘式制动装置 ．制动力可以调节，故可以控制整个制动 的时间量，结合电路中的低通滤波器，可以有效避免图 1(a) 所示的扭矩脉冲 。

    本文德国进口液压电动扳手动态校准装置的方法感谢无锡市计量检定测试中心费明辉提供资料支持。

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