用静态扭矩测试仪测动力工具的方法

一般进口一台静态扭矩测试仪需要费用1-3万元，而进口一台动态扭矩测试仪需要花费8-10万元，如果进口一台比较完善的动力工具扭矩测试系统则需要120万元以上的人民币。在扭矩测试中，用于测试旋转式动力（非冲击的气动、电动扭矩工具)工具的设备仪器价格昂贵，往往是静态扭矩测试仪的几倍到十几倍。

所以，为了降低生产成本，在动力工具使用不多的单位需要寻找一种费用低且又能正常快速测试动力工具的途径，即用静态扭矩测试仪测试动态动力工具的方法。

一、模拟器的功能及与动力工具的联接方式

现在的扭矩传感器一般都是采用应变片原理设计制造的，所以一般都不具有抗冲击性。无论用静态扭矩传感器或动态扭矩传感器测试冲击性的动力工具都很容易将贴在传感器应变轴上的贴片振松，从而破坏了扭矩传感器测试特性，且损坏传感器。

1、模拟器、静态扭矩测试仪与动力工具的联接方式

一般的气动、电动扭矩动力工具除了直接用冲击原理制造以外，其他类型的动力工具都会产生脉冲，这种动力工具可以用动态扭矩传感器进行测试，而用静态扭矩传感器测试旋转的动态动力工具很难。因此，必须在静态扭矩传感器和动力工具之间加螺栓联接模拟器。采用静态扭矩传感器测试动态动力工具的联接安装方法见图1。

2、模拟器的简单构造和原理

所谓螺栓联接模拟器，就是采用螺栓联接的方式在螺栓联接中安装不同规格的弹性垫圈，见图2。

根据不同的需要，螺栓可以采用各种规格，为了延长其使用寿命，在使用时必须加二硫化钼润滑脂。

在螺栓联接模拟器中安装的垫圈可以改变螺栓的联接特性，按照国际标准ISO5393及德国工程师协会VDI/VDE2647标准，螺栓联接有硬联接和软联接之分，随着扭矩或夹紧力的增加转角或时间将·发生变化，扭矩率会随着联接的情况不同而变化。因此，任何动力工具的测试都应该在相应的联接条件下进行。所以，测试应包括在一个硬联接螺栓模拟器或软联接螺栓模拟器的条件下进行。这样就引入了硬联接和软联接的概念。

二、硬联接、软联接对动力工具的测试要求

1、硬联接

所谓硬联接（又称高扭矩率联接）就是扭矩或夹紧力与转角或时间卜的关系曲线比较陡，也就是当达到要求的扭矩时所用的时间较少或转角较小。对于硬联接的螺栓模拟器，测试扭矩从10%增加到100%的过程中，对应的转角应小于27°，见图3。此处的27°转角相当于扭矩从5%到100%测试过程中转角转过30°。

2、硬联接对动力工具测试的技术要求

在硬联接中，扭矩的检验公差要求在介于25%至50%检验扭矩值之间硬联接区间的曲线偏差、标准直线的偏差最大不能超过±10%的检验扭矩值，见图4。

同样，在介于50%至100%检验扭矩值之间，标准直线的偏差则不能大于±5％的检验扭矩值。

3、软联接

软联接就是通常要将螺栓转动几圈才能完成拧紧过程，也就是当达到要求的扭矩时所用时间较多或转角较大。对于软联接的螺栓模拟器，测试扭矩从10％达到100%的过程中，对应的转角应不小于650°，见图3。此处的650°转角相当于扭矩从5%到100%测试过程中转角转过720°。

三、软联接对动力工具测试的技术要求

对于软联接的联接方式，在25%至50%测试扭矩值区间的曲线偏差、标准直线的偏差不能超过20%的检测扭矩值。

同样，对于软联接的联接方式，在50%至100%测试扭矩值的区间曲线偏差、标准直线的偏差不能超过10%的检测扭矩值，见图5。

从图4、图5可以看出，软联接的扭矩测试精度比硬联接低，在25%到50%的区间内要低10%，而在50%到100%的区间内仅低5%。3对静态扭矩测试仪的要求首先仪器精度必须高于1%（1级精度）；其次仪器必须具有峰值保持的功能，或者具有测试动力工具的功能；最好具有频率调节功能，因为在不同的联接状态，仪器采样需要不同的采样频率。若转速小于150r/min（900°/s），则采样频率不能低于2000Hz/s,若转速高，则最小采样频率按相应比例增加。

四、测试动力工具的操作方法和程序

1、对动力工具测试方法的要求

在对动力工具测试前，首先必须对动力工具进行至少3次空运行转动，同时动力工具所承受的扭矩负荷最大不要超过50%的检测扭矩负载。

2、正确的联接对动力工具测试的影响

按照图1的要求将动力工具、螺栓联接模拟器和静态扭矩测试传感器及显示仪表相联接。注意：在联接中必须保持螺栓模拟器在动力工具和静态扭矩传感器之间，并保持在同一个轴线上，尽量少用联接转换器，以减少扭矩测量误差的产生。

3、中性联接的要求

在实际装配过程中，硬联接或软联接的情况比较少，一般介于两者之间，又称为中性联接。对于中性联接现在还没有确定的定义。根据经验，使用中性联接的螺栓联接模拟器要求测试扭矩从10%增加到100%的过程中，当达到装配扭矩时转角要求在30°到270°之间。测贫动力工具一般采用中性联接的螺栓模拟器在静态扭矩测试仪上测试。

4、具体的操作方法和程序

测试动力工具的方法是首先选择测量的联接点，根据工艺要求确定螺栓的紧固方向和装配扭矩的大小；然后，根据装配扭矩的大小和紧固的旋转方向选择适当规格的螺栓联接模拟器和适合测试这个扭．矩范围的扭．矩传感器及扭矩测试仪；最后，将动力工具上的联接适配器与螺栓联接模拟器相连，螺栓联接模拟器上的方榫轴与测试仪器上的方榫孔联接。打开数字扭矩测试仪，并选择测量单位与测试模式；选择滤波特性的位置，打开动力工具的动力源，开始测试动力工具，最少要测试3次。将测试数值与工艺要求的扭矩值进行比较，如比较结果接近要求的扭矩值，则测试结果合格，做好螺栓联接模拟器情况和滤波特性位置的记录；如果不合格，则要改变滤波器的位置，直至测试扭矩值符合要求为止；如果还不合格，则要调整螺栓联接模拟器，根据测试情况调整弹性垫圈的数量，直到扭矩值符合要求为止，然后做好螺栓联接模拟器情况和滤波特性位置的记录，整个测试过程结束。4.5测试动力工具的操作调整程序测试过程可以参照用螺栓模拟器测试动力工具的操作程序，见图6。

需要强调的是，绝对不可以用扭矩测试仪测试冲击性的动力工具，否则将损坏扭矩测试仪里扭矩传感器的应变贴片，使测试仪器失效，造成不必要的经济损失。

五、结论

通过实践证明，使用静态扭矩测试仪，测试成本低且能够比较正确地测试动力工具的螺栓装配扭矩值，取得满意的效果。在被测动力工具和螺栓联接模拟器之间串联一个精度0.2级的HBM公司的高精度动态扭矩传感器及测试显示仪表，对静态扭矩测试仪测试的扭矩值进行比较，确定动力工具的目标值为20N·m，连续测试10次，HBM标准扭矩传感器测试数据的平均值为19.93 N·m，静态扭矩测试仪测试的平均值为19.85N·m。从中看出，用静态扭矩测试仪测试的结果完全符合VDI/VDE2647标准在硬连接时5%偏差的测试要求。

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