可控扭矩电动扳手的设计和工作原理

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。


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。


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 , 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。
可控扭矩电动扳手的设计和工作原理


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 : 在螺栓旋紧的第一阶段 , 螺母在螺栓上的旋动只需克服பைடு நூலகம்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。

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, 从而将旋转 轴扭矩测量问题转换为定轴扭矩测量问题。