[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

说明书

本发明涉及一种可控扭矩冲击扳手扭矩在线测量方法及装置。针对施扭作业现场工作环境以及螺栓工作的弹性阶段，对同一批次多套待施扭螺纹副和工件以同一工艺施扭，测量和建立准确的动态扭矩与转角关系式并保存；测量过程中，在线测量装置实时检测冲击施扭中螺栓/螺母的积累转角，将积累转角代入动态扭矩与转角关系式，计算和显示可控扭矩冲击扳手冲击施扭的积累扭矩。本发明创新地实现了冲击扳手积累扭矩的在线测量，保证了扭矩控制准确度，扩大了冲击扳手的适用范围。

技术领域

本发明涉及一种可控扭矩冲击扳手扭矩的在线测量方法及装置，尤其是涉及一种在作业现场环境下，针对同一批次待施扭螺栓/螺母和工件对可控扭矩冲击扳手扭矩进行在线测量的方法以及实现可控扭矩冲击扳手扭矩在线测量的测量装置。

背景技术

螺纹联接被广泛应用于各种机械结构中，是目前最常用的连接方式。螺纹联接的实质是通过将轴向预紧力控制到适当范围，将两个或多个部件可靠的联接在一起，轴向预紧力是评价螺纹副连接可靠性的重要指标。大量研究表明，轴向预紧力越大，螺纹副抗松动和抗疲劳性能越好，螺栓拧紧至超弹性阶段时效果最好。由于轴向预紧力是内力，目前还无法直接检测和控制，在施扭作业过程中一般是通过扭矩法、扭矩-转角法、屈服点法和伸长量法等方法和工艺间接控制轴向预紧力在合格范围。控制扭矩或控制扭矩+转角是目前机械结构螺纹副拧紧工艺中的主要方法。目前，国内普通机械结构螺纹副紧固工艺中最常用的是扭矩法，但有逐渐被扭矩-转角法取代的趋势。

冲击扳手具有同等功率下输出扭矩大、外形尺寸小、重量轻、能耗低、反力矩小、价格便宜、使用方便等优点，使其在需要大量进行螺纹副施扭的机械制造和维修行业得到广泛应用。它是由原动机经减速机构驱动冲击机构的主动部分（包括主动轴、主压力弹簧和主动冲击块等），经牙嵌的啮合带动从动部分（包括从动冲击块和套筒等）来施扭螺纹副。当螺纹副空程(此时螺纹副端部未与垫片及工件接触)施扭完成超过其静扭矩后，扭矩对扭转角的斜率剧增，主动冲击块开始克服主压力弹簧的初压力而作轴向移动，当超过牙嵌高度时，主动冲击块与从动冲击块脱离，从动冲击块带动套筒对待施扭螺纹副作间歇式旋转冲击动作，依靠多次冲击扭矩的叠加使螺纹副最终紧固。

冲击扳手的施扭过程是一个扭矩不断积累的动态过程，其扭矩被称为“积累扭矩”。该“积累扭矩”是对现场施扭作业质量进行评价的重要指标，且在相关螺纹联接研究中具有重要的参考价值，因此对“积累扭矩”进行准确的检测具有重大的现实意义。冲击扳手的这种工作特性，造成此类扳手的输出扭矩至今没有可靠和易于实现的检测方法，作为一种动态施扭工具，无法知道其控制的输出扭矩的具体数值以及控扭精度，始终是该类控扭扳手的一大缺憾。当外部条件(如电压、气压)、冲击扳手本身参数(如原动机特性、减速机构效率、主压力弹簧)以及套筒、螺纹副、工件等严格不变时，通过对冲击施扭中的冲击次数或冲击时间进行整定和精确控制，可间接实现对其输出扭矩较高精度（实际是重复性）的控制。对于有扭矩控制要求的场合，由于与要求的扭矩参数不符，更使此类扳手使用受限，只能采用价格很高且使用不够灵活的电动拧紧轴系统，增加了企业成本。

发明专利申请201910653404.3公开了一种冲击扳手旋紧角度、扭矩的检测、读取与控制方法，提出了冲击扳手输出扭矩控制的第三种方法。该发明技术的核心是通过检测冲击施扭过程中的螺母/螺栓的总转角或单次转角值控制冲击扳手的输出扭矩，但冲击扳手的输出扭矩数值仍然无法给出。

申请人提出的专利申请202110464723.7和202120895655.5涉及一种可监控扭矩和转角的套筒扳手智能转换接头及套筒扳手施扭控制方法，其核心是手动施扭作业时，通过实时检测扭矩和转角，采用灯光指示和语音提示方法，引导操作者将扭矩或扭矩和转角施扭到合格值范围，不是检测冲击扳手多次冲击过程中螺母/螺栓接受每次冲击时的扭矩和转角动态变化值，无法用于对冲击扳手的输出积累扭矩进行检测和校准。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种可控扭矩冲击扳手扭矩的在线测量方法。在施扭作业现场，利用真实的螺纹副和工件对可控扭矩冲击扳手扭矩进行在线测量，提高可控扭矩冲击扳手的控扭准确度，使工件得到准确的轴向预紧力。