[发明专利]一种可控扭矩冲击扳手扭矩在线测量方法及装置

权利要求书

1.一种可控扭矩冲击扳手扭矩在线测量方法，用于在作业现场对可控扭矩冲击扳手的输出扭矩进行测量，其实现过程如下：

S1，根据螺纹副施扭过程中贴紧阶段、弹性阶段、超弹性阶段的扭矩与转角关系，采用扭矩传感器和转角传感器实时测量动态扭矩和转角，建立动态扭矩与转角关系曲线，曲线中：

O-A段为贴紧阶段，当螺母/螺栓旋转走完空程接触工件和垫圈时，所用扭矩很小，但单位时间内扭矩增量ΔT与转角增量Δα的比率较快增长，在“A”点完成贴紧过程，此时的扭矩为贴紧扭矩Ts；

A-B段为弹性阶段，螺母/螺栓与工件和垫圈贴紧后，继续施扭，螺栓被拉长的同时工件被压缩，单位时间内扭矩增量ΔT与转角增量Δα的比率k值保持基本不变，此阶段的扭矩与转角以及轴向预紧力与转角均呈线性关系；

B-C段为超弹性阶段，继续施扭，当螺栓所受轴向预紧力达到屈服点时，单位时间内扭矩增量ΔT与转角增量Δα的比率逐渐变小，即在同样的转角增量下，扭矩增量减小，扭矩与转角由直线关系变为曲线关系；

S2，利用实时测量得到的动态扭矩与转角曲线的坐标点数据，连续计算k值，将k值代入通过试验建立的计算曲线与直线交点的数学模型中，计算确定A点和B点的位置坐标和贴紧扭矩Ts，采用线性回归计算A-B段的k值，表示为ke；

此阶段的扭矩：T=Ts+ke*P*C*d*(αe/360°) （1）

式（1）及动态扭矩与转角关系曲线中：Ts为贴紧扭矩，ke为A-B段的扭矩系数，C为与螺纹副及工件相关的刚度，d为螺纹中径，P为螺纹的螺距，αe为转角值；对于特定的待施扭工件和螺纹副，参数d、P、C为定值，定义Kc=d*P*C，式（1）改写为：

T=Ts+Kc*ke(αe/360°) （2）

S3，在空程和贴紧阶段，可控扭矩冲击扳手原动机经减速机构驱动冲击机构的主动冲击部分，再经牙嵌的啮合带动从动冲击部分以自身的静扭矩施扭螺纹副，通过调整主动冲击部分主压力弹簧的参数或预压缩量，得到与贴紧扭矩Ts相近的静扭矩；

在弹性阶段，可控扭矩冲击扳手主动冲击部分的主动冲击块克服主压力弹簧的初压力作轴向移动，超过牙嵌高度后，主动冲击块与从动冲击块脱离，从动冲击块带动套筒以一定的角速率对螺母/螺栓做冲击动作，使螺母/螺栓转动Δθi-1角度后停止，随后剩余的冲击能量使从动冲击块带动套筒及螺母/螺栓回弹Δβi-1角度后停止，完成一次完整冲击过程，此过程中转角增加Δαi-1，扭矩增加ΔTi-1；接着开始下一次冲击过程，使螺母/螺栓转动Δθi，回弹Δβi，转角增加Δαi，扭矩增加ΔTi，此冲击过程重复进行，直至当螺母/螺栓转动角度Δαn=0时，扭矩增加量ΔTn=0，达到一定旋转角速率下的最大转角αmax和可输出的最大扭矩Tmax；

单次冲击过程螺母/螺栓的转角增量：Δαi=Δθi－Δβi；

总的积累转角αe=Δαn+…+Δαi+Δαi-1+…+Δα1；

式中i为冲击次数序号，i=1,2,…，n；

S4，实时检测冲击过程中的积累转角αe，并将其代入动态扭矩与转角关系式（2）中，计算并显示可控扭矩冲击扳手在冲击施扭过程中输出的积累扭矩值。