螺栓一致性施工工具
2025-11-13 北京公司

1.產(chǎn)品概述

1.1智能軸力扳手設(shè)備背景

螺栓作為零部件連接緊固的主要手段，在風電機組結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。很多螺栓服役場景往往環(huán)境惡劣，工況復(fù)雜，承載負荷較大，一旦失效將造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。

服役螺栓的主要失效方式包括：拉伸失效、剪切失效、疲勞失效和腐蝕失效。其中，疲勞失效較為隱蔽，短期內(nèi)不易暴露。引起疲勞斷裂的關(guān)鍵因素是預(yù)緊力不達標和交變循環(huán)載荷。“不合理的預(yù)緊力”主要指的是螺栓施工過程中的“終擰”出現(xiàn)“未擰緊”或者“過擰”情況。現(xiàn)行螺栓緊固施工通用定量手段為扭矩扳手。然而，扭矩扳手輸出的力矩經(jīng)過螺母、墊片、被連接件和螺紋副等作用在螺栓軸向的有效預(yù)緊力，往往由于中間傳導(dǎo)的差異性導(dǎo)致有效預(yù)緊力并未達到設(shè)計值。

使用傳統(tǒng)扭矩法進行施擰，難以保證軸向預(yù)緊力的一致性，這是出現(xiàn)“未擰緊”或“過擰的”的關(guān)鍵因素。如圖1所示，給出了幾種螺栓預(yù)緊力控制或者測量手段的精度對比結(jié)果。筆者實驗室使用傳統(tǒng)力矩扳手也進行施擰后的預(yù)緊力測量，傳統(tǒng)力矩扳手的預(yù)緊力誤差通常在30%-50%的范圍。

圖 1 螺栓預(yù)緊力精度控制對比

1.2簡要概述

智能定軸力扳手主要由伺服控制系統(tǒng)、液壓驅(qū)動單元、超聲軸力測量單元、超聲傳感器、扳手、嵌入式主控制器、工業(yè)平板電腦（PAD）及軟件系統(tǒng)組成。

智能定軸力扳手主要特征為載荷輸出大、施擰平穩(wěn)、精度高、預(yù)緊力一致性高。

1.3系統(tǒng)原理

整個系統(tǒng)工作原理如下：用戶將扳手置于螺母上，將超聲傳感器置于螺栓的一個端面上，在人機交互終端PAD上輸入螺栓參數(shù)及目標軸力。啟動施擰，系統(tǒng)控制器向液壓泵和超聲測力單元發(fā)出工作指令，液壓泵驅(qū)動扳手進行緊固螺母或螺栓，超聲測力單元實時測取螺栓軸力值并反饋給控制器，控制器經(jīng)過反饋運算，精密控液壓泵壓力輸出，當測得螺栓軸力與設(shè)定值的誤差在精度允許范圍內(nèi)，控制器發(fā)出停止緊固指令，螺栓緊固結(jié)束。整個施擰過程，無需人為干預(yù)，自動擰緊到設(shè)定軸力。