電動扭矩扳子檢測方法與數據處理

馮天宇

【摘要】 本文介紹了電動扭矩扳子的概念和分類，提出了電動扭矩扳子的測量方法和步驟，并依據JJF 1610-2017《電動、氣動扭矩扳子校準規范》，總結歸納了相關參數的數據處理方法。

【關鍵詞】 扭矩儀;測量方法;數據處理

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.01.004

Abstract： This paper introduces the function and principle of electric torque wrench. The measuring methods and procedures for electric torque wrench were put forward. According to the provision in JJF 1610-2017 Calibration Specification for Electric and Pneumatic Torque wrenches，the data processing methods of relevant parameters were summarized.

Key words： torque wrench;measuring method;data processing

電動扭矩扳子是以電力為驅動輸出設定扭矩值的螺栓擰緊工具，通常由電動馬達、扭矩控制機構、扭矩輸出機構等部分組成。電動扭矩扳子比手動扭矩扳手體積小、重量輕，能夠通過操作按鈕設定扭矩值，避免了手動扳手由于老化和銹蝕等原因而無法調值的問題，所以其使用壽命較長。這些優點使電動扭矩扳手在風電、核電、汽車制造等行業得到了廣泛的應用，越來越多的企業逐漸使用電動扳手來替代手動扳手。電動扭矩扳手的精度也直接影響著裝配的質量，因此對電動扭矩扳手的檢測是保證產品質量的重要環節。

1 概述

1.1 電動扭矩扳子的分類

電動扭矩扳手在外觀結構上可分為三種：一種是電動螺絲刀，大多數采用槍式結構，扭矩值一般在10 N·m以下，設定扭矩值主要通過轉動刻度旋鈕或通過數顯操作面板調節;另一種外觀與手動扳手一致，底部裝有電池，扭矩值一般在200 N·m以下，具體可分為數顯式和定值式;最后一種采用立式結構，最大扭矩值可達到5000 N·m，由于扭矩值較大，在扳手方榫處裝有反力臂裝置。

1.2 電動扭矩扳子的檢測方法

第一種是剛性連接的檢測方法，即將電動扳子的方榫與傳感器同軸相連，啟動電動扳子，手持或利用反力臂裝置加載扭矩，由于采用剛性連接，扳子方榫無法發生轉動，所以不能夠良好的還原現場的使用環境，而且因為扳手頭發生堵轉，導致一些電動扳子無法輸出扭矩。

第二種是現場檢測的方法，即將電動扳子轉動頭與被擰緊螺栓之間串接一個標準扭矩傳感器，在現場進行測量，該方法能夠良好的復現現場工作環境，但是由于工裝尺寸等問題，往往需要多次轉接才能夠測量，導致測量精度不準，轉接次數過多還可能導致電動扳子的反力臂無法匹配工位等情況。

本文介紹的檢測方法是JJF 1610-2017《電動、氣動扭矩扳子校準規范》中推薦的方法，即電動扳子通過高、低扭矩率模擬器與扭矩傳感器相連，模擬現場使用環境，該方法測量精度較高、重復性較好。

2 檢測方法

2.1 檢測依據

依據JJF 1610-2017《電動、氣動扭矩扳子校準規范》中的檢測方法進行測量。

2.2 環境條件

環境溫度為10～35 ℃，相對濕度不大于85%，工作電源的電壓波動不應超過額定電壓的10%，在對電動扳子進行測量時周圍不應有振動、沖擊、電磁干擾和腐蝕性介質。

2.3 測量所用標準器

可根據電動扳子的規格選擇相應量程的扭矩儀，扭矩儀的顯示儀表能夠顯示峰值，采樣率不低于500 Hz，其擴展不確定度不大于被校電動扳子示值的擴展不確定度的1/3。

2.4 校準點的選擇

電動扭矩扳子的檢測點一般選取3個點（包括量程的最大值和最小值），也可根據用戶的要求選取校準點。

2.5 校準方法

根據電動扭矩扳子的校準點和旋轉方向選擇相應的高扭矩率模擬器和低扭矩率模擬器，將其穩定的安裝在工作臺上，將模擬器、標準扭矩傳感器和電動扭矩扳子依次連接起來，并保證其同軸性，安裝好反力臂檔桿，使電動扳子的反力臂裝置能夠與檔桿接觸并保持穩固，將扭矩儀的顯示儀表清零，將電動扭矩扳子調至最大值后施加扭矩，預扭3次，卸除模擬器的負載，清除扭矩儀儀表上殘余的示值。開始正式測量時，對于橫握式的電動扳子應保證扳子力臂處于水平方向，對于豎直式電動扳子應保證力臂方向垂直，按下扳子的轉動按鈕，穩定地施加扭矩，記錄儀表上顯示的峰值，每個校準點重復測量10次，以10次測量的平均值作為測量結果。更換不同扭矩率的模擬器，重復以上測量步驟。

3 數據處理

3.1 高扭矩率算術平均值

高扭矩率測量結果的算術平均值可按下式計算：

3.2 高扭矩率示值相對誤差

高扭矩率示值相對誤差可按下式計算：

3.3 高扭矩率示值重復性

高扭矩率示值重復性可按下式計算：

3.4 低扭矩率算術平均值

低扭矩率測量結果的算術平均值可按下式計算：

3.5 低扭矩率示值相對誤差

低扭矩率示值相對誤差可按下式計算：

3.6 低扭矩率示值重復性

低扭矩率示值重復性可按下式計算：

3.7 內插誤差

當電動扭矩扳子的設定值以非扭矩量值單位顯示時，無法計算其示值相對誤差，需計算其內插誤差并給出校準方程，內插誤差可按下式計算：

4 結語

文中的校準方法中分別采用了高、低扭矩率模擬器連接扭矩傳感器對電動扭矩扳子進行測量，不同扭矩率的模擬器在量程范圍內的可轉動角度不同，較好的還原了現場的使用環境，且各部件安裝牢固，不易發生串位、松動等現象，保證了測量的穩定

性和重復性。電動扭矩扳子使用方便、壽命比手動扭矩扳子長，越來越多的企業選擇電動扳子作為生產線上的擰緊工具，但是由于其電動加載的特性，施加扭矩時會造成沖擊，若使用或檢測方法不規范，則可能導致測量結果不準確，所以規范的檢測方法是保證測量精度的重要手段，各項數據參數也是評估和監控電動扳子扭矩量值的重要指標。本文對電動扭矩扳子的檢測方法和數據處理給出了自己的理解，僅供參考。

【參考文獻】

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