扭矩扳手示值误差调整方法及使用经验

尧礼辉 张嘉慧 张贵荣

(中国人民解放军92601部队，湛江 524009)

0 引言

扭矩扳手是一种常用的机械工具，在航天、军工、机械制造等领域有广泛的应有。扭矩扳手的性能容易受使用环境和操作者习惯的影响，在操作扭矩扳手时应掌握正确的使用方法，熟悉维护保养的基本知识，并具备必要的调整技能。操作者和计量检定员平时应注意观察积累，总结扭矩扳手使用经验和示值误差的调整方法，延长扭矩扳手的使用寿命，尽量使损失降到最低。

1 扭矩扳手分类和原理

扭矩扳手是一种带有扭矩测量机构的拧紧计量器具，它用于紧固螺栓和螺母，并能测出拧紧时的扭矩值。

1.1 扭矩扳手的分类

扭矩扳手按所使用的动力源，一般可分为手动、电动、气动和液压四类。

按测量原理可分为表盘式、预调式、可调式和数显式四类，其中表盘式和数显式又称为非定值式，预调式和可调式又称为定值式。

扭矩扳手按精度分类可分为7个等级，分别为1级、2级、3级、4级、5级、6级、10级。其中比较常用的有3级和4级。

1.2 结构和工作原理

定值式扭矩扳手也称为响声式，使用前先设定好一个扭矩值，使用时达到预设值后，扳手自动打滑，当杠杆敲击处碰到外壳时发出“ 咔哒” 的机械响声，提示操作者应停止加载。定值式扭矩扳手外形结构图和内部结构图分别如图1和图2所示。

图1 定值式扭矩扳手外形结构图

图2 定值式扭矩扳手内部结构图

非定值式扭矩扳手使用表盘或数字显示屏来显示施加的扭矩值，检定时将扳手示值与标准值进行比对。表盘式扭矩扳手外形结构图如图3所示。

图3 表盘式扭矩扳手外形结构图

2 扭矩扳手检定装置

计量检定人员必须熟练掌握扭矩扳手检定装置的原理和使用方法。

扭矩扳手检定装置由扭矩测量仪、扭矩传感器和扭矩加载装置三大部件组成。通常所说的检定装置的准确度是指前两者的组合准确度，一般为0.3级到0.5级。不少加载装置产生的系统误差远大于测量仪和传感器产生的系统误差[1，2]。

这里使用的扭矩扳手检定装置为日系的DOTE系列，加载装置为丝杆推拉曲柄带动式，由曲柄带动扳手做圆周运动。这种加载装置始终与扳手轴线垂直，不发生位置移动，因而加载装置产生的系统误差[1，2]可以忽略不计。因此由DOTE系列检定的扭矩扳手示值误差超差主要是扭矩扳手造成的，这就为扭矩扳手的调整提供了可靠的依据。DOTE系列扭矩扳手检定装置如图4所示。

图4 DOTE系列扭矩扳手检定装置

3 扭矩扳手示值误差调整方法

扭矩扳手是一种机械式扭力工具，经过一段时间使用，尤其是操作人员使用方法不当，平时又不注意维护，容易引起示值误差超差，甚至损坏。对近几年计量站检定的扭矩扳手统计发现，扭矩扳手未经调整前检定的合格率只有60%左右，调整后检定合格率达到95%以上，大部分检定不合格的扭矩扳手是因为示值误差超差，内部结构损坏的数量小于5%。如果检定人员没有掌握调整方法，发现示值误差超差就作停用处理，必将造成资源的严重浪费，也是工作不负责任的一种表现。

3.1 非定值式扭矩扳手调整方法

图3所示的表盘式扭矩扳手就是一款典型的非定值式扭矩扳手，比较常见的如东日制作所生产的DB系列，带有示值指针和从动指针，可以转动表盘进行零位调整。从近几年的检定结果发现，此类扭矩扳手的稳定性较好，发生示值误差超差的概率较小，产生故障时主要由厂家或专门的修理部门进行维修，这里不作重点讨论。

3.2 定值式扭矩扳手调整方法

预调式和可调式扭矩扳手使用一段时间或维护保养不当，容易产生示值误差超差，此处将重点讨论调整方法。该类扭矩扳手的工作原理图如图5所示。

图5 定值式扭矩扳手工作原理图

通过转动调整轮或旋转调整螺钉，可以改变扭矩值的大小，调整方法也是基于这两者的相互协调关系。

3.2.1 排除检定装置本身和检定方法不当的影响

选择合适的检定装置，加载方式选择驱动传感器式或丝杆推拉曲柄带动式。如果是简易型丝杠直接推拉式，则要考虑加载装置引入的误差[1，2]。

检定时将扭矩扳手正确安装在检定装置上，如图4所示，接触点对准加力线，加力方向与扭矩扳手垂直，上下倾斜不超过5°。检定时应先预加载3次后进行读数。检定时发现扳手设定值较小时(小于10N·m)，往往听不到“ 咔哒”的声响，但此时继续加载，检定装置的读数会有个短暂的停留期，扳手自动卸除负载，此时就是读数时机，应停止加载，否则可能错过读数时机或损坏扳手。这需要检定人员在实践过程中去体会。

3.2.2 示值误差超差的调整方法

排除了检定装置和检定方法的影响，如果扳手示值误差超差，就是扳手本身的原因，需对扳手进行调整。这里以东方仪器厂生产的NB系列扳手为例，如图6所示，调整方法如下：

图6 东方仪器厂生产的NB系列扳手

1)如果最小值不准，在检定装置上调整扳手调整轮。示值准确后，先拆卸读数保护盖，使主标尺与刻度尺分离，如果副标尺不对零，则重新进行对零。如果主标尺不对刻度线，用螺丝刀旋松刻度尺的固定螺丝，移动刻度尺，合上读数保护盖使主标尺与准刻度线重新对齐，然后旋紧固定螺丝。

2)如果中间值或最大值不准，用六角扳手调整调试孔内螺钉，顺时针调扭矩值减小，逆时针调扭矩值增大。旋转一定角度后，用检定装置观测该点的扭矩值，反复重复此过程。待该点准确后，由于旋转角度的变化与扭矩值的变化不是线性关系，所以还要观察其他检定点的扭矩值。如果全部点的误差都在误差允许范围内，则按照步骤1)的方法调整刻度尺和副标尺。调整过程中，所有的检定点要结合起来一起调，切不可调整好某个点的示值后，再旋转调整螺钉去调整其他的检定点，待所有的检定点准确后就认为调整结束，这是错误的做法，由于后面的调整会影响前面已调整好的检定点的误差，因此所有的检定点必须结合起来一起考虑。

4 扭矩扳手使用经验

4.1 使用常识

1)扭矩扳手只能用作安装紧固件时测量扭矩使用，绝不能作为拆卸工具去拧松已拧紧的紧固件；

2)使用扭矩扳手紧固部件时尽可能带上护目镜，这样可以在突发情况下保护操作者的眼部；

3)不要在水中使用扭矩扳手；

4)不要把扭矩扳手当作锤子、榔头等来使用，不许任意拆卸与调整调试螺钉；

5)长期使用时，应经常向注油孔内加入润滑油，以提高使用寿命。

4.2 使用时注意事项

1)使用前了解扳手的最大量程，选择扳手以工作值在被选用扳手的量限值20%～80%之间为宜，并确认扭矩单位准确无误。

2)保持手柄清洁，不要沾上油污等脏物，否则紧固时会造成打滑而引起事故。

3)如果扳手较长时间未用过，应先预加载几次，使内部工作机构的润滑油均匀流遍，这点无论对于使用还是检定都是很重要的。

4)确保调节棘轮到正确位置，如果没有调整到正确位置，将造成棘轮的损害或事故。

5)紧固时应使用正确的接头，否则会导致施加的扭矩出现人为误差。接头应接触紧密，有足够硬度。

6)从加载的安全考虑，使用时尽量使用拉力而不是推力。要调整操作姿势，防止操作失败时人员跌倒。

7)使用时应严禁在尾部加套管或长柄，有专用配套附件(长柄或套管)除外，否则将损坏扭矩扳手而影响准确度。

2）压水施工：各次序灌浆孔在灌浆前采用自上而下分段卡塞、简易压水施工；灌前测试孔及灌后检查孔采用自上而下分段卡塞、单点法压水施工。

8)使用扭矩扳手时，手应握在加力线上，否则测不出正确的扭矩；加力的方向应该与扭矩扳手成直角(允许±15°)，上下左右应在±15°以内。

9)使用扭矩扳手对零部件定扭紧固时，必须缓慢均匀操作，不得快速操作，否则会造成扭矩工具假响，扭矩超差(扭矩不到位)。

10)当听到有“咔哒”一声时，就马上停止紧固，否则会导致扭矩过大损坏扳手。

11)要左手托住或扶着扭矩工具的转动顶端，右手拉扭矩工具的手柄，左右手要同时作用才能平衡扭矩工具的作用力，如图7所示，否则扭矩工具易脱出零部件伤害到人。

图7 扭矩扳手加力时手握方法

12)操作扭矩扳手时，不允许扭矩工具与零部件相互碰撞，否则会造成扭矩超差(扭矩衰减)。

4.3 使用后注意事项

1)使用后，定值扳手要注意将示值调节到最小值处，以保证其准确度及使用寿命。据统计，许多定值扳手的非正常性损坏就是由这个原因引起的。这是由于扳手内的弹簧如果经常处于压缩状态，不能松弛，就会造成弹簧发生永久形变，而这种情况下的扳手是不能修复的。所以在实际工作中，无论是使用或保存，这一点非常重要。

2)使用后，及时清除扭矩扳手上的灰尘、脏污、油污、油漆和水，并放入盒内。如果不及时清理，会导致准确度降低。

5 结束语

扭矩扳手作为一种机械式扭力工具，示值误差超差是最常见的不合格因素。为延长扭矩扳手的使用寿命，操作人员应掌握正确的使用方法，定期进行维护保养，尤其要注意定值扳手使用完毕后要将示值调节到最小值处，同时计量工作人员应掌握必要的调整方法，延长扭矩扳手的使用寿命，使损失降到最低。

[1] 王恩锋，陈柯行，等．扭矩扳子检定仪加载系统误差分析[C]．中国国防工业系统扭矩测量技术研讨会，2006

[2] 刘军．加载装置对扭矩扳手标准检定装置测量误差的影响[C]．中国国防工业系统扭矩测量技术研讨会，2006

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[4] 谭斌．预置式扭矩扳子示值误差测量结果的不确定度评定[J]．现代测量与实验室管理，2006(2)：23-24

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