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1、可控扭矩電動扳手的設(shè)計和工作原理 1.整體設(shè)計的合理性 由于電動扳手是手工操作工具 , 因此設(shè)計時必須考慮減 輕扳手體積和重量 。 為此 , 選用體積較小 、 扭矩和轉(zhuǎn)速易于 控制的步進電機作為動力裝置 。 減速裝置則采用結(jié)構(gòu)緊湊 、 傳動比大的行星齒輪機構(gòu) 。 為提高工作效率 、 節(jié)省擰緊時間 , 在螺栓旋緊過程中通過微機控制步進電機實現(xiàn)兩檔工作轉(zhuǎn)速 : 在螺栓旋緊的第一階段 , 螺母在螺栓上的旋動只需克服螺旋 副的摩擦阻力矩 , 所需擰緊力矩較小 , 可實現(xiàn)快速擰緊 ; 在螺 栓旋緊的第二階段 ,螺母與被聯(lián)接件貼合后增加了貼合力矩 , 因此需要增大扳手的擰緊力矩 ,此時可實現(xiàn)低速擰緊 。
2、 2.傳感器設(shè)計的巧妙性 扭矩傳感器的設(shè)計對于電動扳手的使用性能十分關(guān)鍵 。 由于扳手頭是旋轉(zhuǎn)的 , 因此不能在上面直接粘貼應(yīng)變片 ,否則 電線會纏繞在扳手頭上而被卷斷 。 如采用其它旋轉(zhuǎn)軸扭矩傳 感器 , 則會使扳手體積過大 , 且成本高 、 精度低 。 為此我們利用行星齒輪結(jié)構(gòu)的特點 , 將傳感器彈性體一 端通過輪齒與低速級齒圈相嚙合 , 另一端則用銷子與殼體固 聯(lián) , 然后在彈性體上粘貼應(yīng)變片感受齒圈的扭矩 , 從而將旋轉(zhuǎn) 軸扭矩測量問題轉(zhuǎn)換為定軸扭矩測量問題 。 3.工作原理的科學性 電動扳手主要由微機控制系統(tǒng) 、 步進電機 、 兩級行星齒 輪機構(gòu)和 、 殼體 、 扭矩傳感器 、 扳手
3、頭等組成 。 當步進電機 轉(zhuǎn)動時 , 帶動高速級行星齒輪機構(gòu)的中心輪轉(zhuǎn)動 , 該機構(gòu)的另 一中心輪 (齒圈 )則與殼體固聯(lián) ;扭矩由系桿傳送到低速級行星 齒輪機構(gòu)的中心輪上 , 該機構(gòu)的另一中心輪 (齒圈 )則與傳感器 相連并通過傳感器固定于殼體上 ;扭矩同時由系桿傳送到扳手 頭上 , 實現(xiàn)對螺栓的擰緊 。 當確定了低速級行星齒輪機構(gòu)的 齒圈 (傳感器 )與系桿之間的扭矩關(guān)系后 , 即可通過監(jiān)測傳感器 的扭矩值間接測量扳手頭的扭矩 。 微機控制系統(tǒng)采集傳感器 的扭矩信號 , 經(jīng)處理后反饋給步進電機 , 從而實現(xiàn)對扳手扭矩 和轉(zhuǎn)速的控制 。 4.突出的壓倒性優(yōu)勢 電動扳手采用步進電機和行星齒輪機構(gòu) , 解決了動力傳 遞及扭矩動態(tài)檢測與控制問題 ,原理新穎 , 裝置可靠 。 扭矩傳 感器的靜態(tài)標定結(jié)果表明 : 傳感器輸出穩(wěn)定 , 在測量范圍內(nèi)靈 敏度較高 , 線性誤差和彈性滯后較小 , 可滿足設(shè)計精度要求 。 5.電動扭矩扳手應(yīng)用廣泛性 在螺栓裝配中 ， 為保證螺栓聯(lián)接的可靠性及疲勞強度 , 必須適當控制螺栓聯(lián)接的預(yù)緊力 ,這在很大程度上取決于扳 手擰緊力矩的精確控制 。 而電動扭矩扳手采用步進電機和行 星齒輪傳動 , 克服了傳統(tǒng)的風動扳手旋轉(zhuǎn)速度高 、 沖擊力大 、 扭矩不穩(wěn)定等缺點 , 恰恰可較好實現(xiàn)對螺栓擰緊力矩的準確 監(jiān)控 ， 并成為鋼結(jié)構(gòu)等工程中不可缺少的電動工具之一 。
可控扭矩電動扳手的設(shè)計和工作原理.ppt
