可控扭矩电动扳手的设计和工作原理

可控扭矩电动扳手的设计和工作原理
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1.整体设计的合理性
由于电动扳手是手工操作工具, 因此设计时必须考虑减
轻扳手体积和重量。为此, 选用体积较小、扭矩和转速易于
控制的步进电机作为动力装置。减速装置则采用结构紧凑、
传动比大的行星齿轮机构。为提高工作效率、节省拧紧时间,
在螺栓旋紧过程中通过微机控制步进电机实现两档工作转速:
4.突出的压倒性优势
电动扳手采用步进电机和行星齿轮机构, 解决了动力传
递及扭矩动态检测与控制问题,原理新颖, 装置可靠。扭矩
传感器的静态标定结果表明: 传感器输出稳定, 在测量范围
内灵敏度较高, 线性误差和弹性滞后较小, 可满足设计精度
要求。
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5.电动扭矩扳手应用广泛性
在螺栓装配中 ， 为保证螺栓联接的可靠性及疲劳强度 ,
在螺栓旋紧的第一阶段, 螺母在螺栓上的旋动只需克服螺旋
副的摩擦阻力矩, 所需拧紧力矩较小, 可实现快速拧紧; 在
螺栓旋紧的第二阶段 ,螺母与被联接件贴合后增加了贴合力
矩 ,因此需要增大扳手的拧紧力矩 ,此时可实现低速拧紧。
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2.传感器设计的巧妙性
扭矩传感器的设计对于电动扳手的使用性能十分关键。
由于扳手头是旋转的, 因此不能在上面直接粘贴应变片,否
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则电线会缠绕在扳手头上而被卷断。如采用其它旋转轴扭矩
传感器, 则会使扳手体积过大, 且成本高、精度低。
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为此我们利用行星齿轮结构的特点, 将传感器弹性体一
端通过轮齿与低速级齿圈相啮合, 另一端则用销子与壳体固
联, 然后在弹性体上粘贴应变片感受齿圈的扭矩, 从而将旋
传感器相连并通过传感器固定于壳体上;扭矩同时由系杆传
送到扳手头上, 实现对螺栓的拧紧。当确定了低速级行星齿
轮机构的齿圈(传感器)与系杆之间的扭矩关系后, 即可通过
监测传感器的扭矩值间接测量扳手头的扭矩。微机控制系统
采集传感器的扭矩信号, 经处理后反馈给步进电机, 从而实
现对扳手扭矩和转速的控制。
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必须适当控制螺栓联接的预紧力 ,这在很大程度上取决于扳
手拧紧力矩的精确控制。而电动扭矩扳手采用步进电机和行
星齿轮传动 , 克服了传统的风动扳手旋转速度高、冲击力
大、扭矩不稳定等缺点 , 恰恰可较好实现对螺栓拧紧力矩
的准确监控，并成为钢结构等工程中不可缺少的电动工具之
一。
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转轴扭矩测量问题转换为定轴扭矩测量问题。
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3.工作原理的科学性
电动扳手主要由微机控制系统、步进电机、两级行星齿
轮机构和、壳体、扭矩传感器、扳手头等组成。当步进电机
转动时, 带动高速级行星齿轮机构的中心轮转动, 该机构的
另一中心轮(齿圈)则与壳体固联;扭矩由系杆传送到低速级
行星齿轮机构的中心轮上, 该机构的另一中心轮(齿圈)则与