新型液压扭矩扳手的设计

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1、新型液压扭矩扳手的设计曾桂英!郭勇’中南大学机电学院!湖南长沙+!,,-.%摘要!提出了一种液压驱动的螺纹拧紧扳手的设计!利用压力变送器检测油缸的工作压力!/01来实现控制!不但可以精确控制螺纹的预紧力!大大提高螺纹联结的质量!而且可以根据不同的螺栓大小!设置与之相适应的预紧力!具有广泛的适用性$关键词!液压扳手&螺纹预紧&/01控制中图分类号!234!+56789文献标识码!:础上!从国内的生产要求及应用条件等方!前言面出发!采用液压驱动!利用可编程控制器今天!很难找到一个没有螺纹联接!没进行控制!可以精确控制螺纹预紧力!应用有螺纹紧固的机器$液压扭矩扳手是设备前景广阔$维修及加工组装行业中

2、不可缺少的工具!’液压扳手的工作原理及结构用来拧紧各种螺栓!连接既要安全可靠!又设计要减小螺栓的过度变形!延长螺栓的工作寿命!因此!应该要求所用的扭矩扳手可以液压扳手的结构如图!所示$控制或者显示扭矩的大小!国外一些大型该机构由液压泵驱动!使液压缸中的或重要设备都随机配备可显示扭矩的专用活塞杆作往复直线运动!带动活塞杆相铰扳手!从而能精确地控制拧紧螺栓的扭矩接的拨叉!拨叉上装有棘轮!前进时克服螺值!保证设备长期可靠工作$纹预紧的阻力矩!作用于套筒上!套筒旋转八十年代初!国外的一些厂商开始研预装"拆%螺母&而后退时!由于棘轮的作制手动式液压扭矩扳手$经过近二十年的用!拨叉不带动套筒!几乎不受阻力

3、矩!使发展!产品由手动式发展到了自动式!技术螺母朝一个方向旋转!从而实现螺纹的预也已相当成熟!主要的厂商有"#$%&公司紧作用$等$国内对液压扭矩扳手的研究起步较晚!液压扳手的液压原理如图’所示$主要受到高压技术的限制!技术相对较落(螺纹联接的预紧力矩的计算后!目前基本还停留在手动式的研究$近两年来!国内的一些厂商开始引进国外技术!螺纹联接的拧紧力矩是指达到所要求生产自动产品!但未完全形成国产化$的预紧力时扳手的力矩$本设计在参照国内一些手动产品的基!)!!*!’)"#$凿岩机械气动工具!!""!""##$图"液压扳手结构图"#开口销!#销轴$#支撑杆%#液压缸&#销轴’#拨叉(#调节螺钉)#

4、弹簧固定器*#弹簧"+#传动棘轮""#垫圈"!#螺母套筒矩"$$螺纹公称直径!##%#$$预紧力%$$$拧紧力矩系数!$值与螺纹联接的摩擦面状态及螺纹几何尺寸相关%预紧力的大小根据螺栓受力和联接的工作要求决定&一般规定拧紧螺纹及联接件的预紧力不得大于材料屈服极限!%的$%&&以普通钢制螺栓为例!根据经验数据及统计数据!联接$的平均值为%’"!标准偏差为%(%)&螺纹预紧力’&*%(+!%’%图!液压原理图取!%*$%%,-."普通钢制螺栓(式中!$$扳手的拧紧力矩要求液压扳手能适用于以下尺寸的螺!!$$螺纹的力矩纹’,"/),0%),0+),1"),1$),)+),+1!"$$被联接支承面的端

5、面摩擦力螺栓应力截面积计算公式为’"#凿岩机械气动工具!!""!""#!!!)系统的要求(""#"#$%&’()$$*+拧紧力矩%%!&’(方案)%取液压缸的工作压力为+!0/取最大螺纹,-+作为设计的基准!可,56求得相关尺寸如下%活塞杆的推力’)!!)’!&-$’4/*/$&’/!&)4$0-%!&/’"&-+./$%&’()!-$*+72!)-0+$-&’/11)!)由’!+!,!,!+(11*!/$-!(//!&/-!)-0+$-&’/!&/.-+!&)(’(&+2圆整!取缸径为4/11"89)’+(.(/$%!/3)!&)(’(&+!-+!&/.’液压缸的工作行程与方案&相同!为!&

6、-$’4/!&/’2’1-’11(液压缸的壁厚%+液压缸的设计及计算!"+./0’,!0/!4/方案&%液压缸的工作压力选用+!’/)$’>"?.’+./0)$’!&)/.’!0/!4’11,56!取拨叉的有效长度为&’/11"即有效采用厚壁计算公式力臂长度$!活塞杆的推力*为%*!&-3’4/*/3&’/!&)430-%!&/’"72$,>"?@/$++./0!"!#.&)>"?.&$’+./0!)*!+!,!,!0’11+4/&)/@/$+!0/!!#.&)&)/.&$’!0/圆整!取缸径为(/11"89)’+(:(/$!4/$-11工作行程-!&’/!;<=&+"!)!-’液压缸的外径%

7、11所以选用的液压缸工作行程为-’11,&",#)!!4/#)!4/$-!&4&$)11液压缸的壁厚%比较发现%方案)要求的液压缸内径!"+./0’,!’/!(/)$’>"?:’+./0)3’!&)/:’!’/比方案&的小!但要求的液压缸壁厚过大!使液压缸的整体尺寸偏大!工作压力高"0/!&)3%11,56$!对整个系统的要求也相应提高!产液压缸的外径%品的成本较高(如果缸筒都采用热轧+4无,&"