1.產品概述

 1.1智能軸力扳手設備背景

螺栓作為零部件連接緊固的主要手段，在風電機組結構中應用廣泛。很多螺栓服役場景往往環境惡劣，工況復雜，承載負荷較大，一旦失效將造成巨大的經濟損失和人員傷亡。

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，短期內不易暴露。引起疲勞斷裂的關鍵因素是預緊力不達標和交變循環載荷。“不合理的預緊力”主要指的是螺栓施工過程中的“終擰”出現“未擰緊”或者“過擰”情況。現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緊力，往往由于中間傳導的差異性導致有效預緊力并未達到設計值。

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

圖 1 螺栓預緊力精度控制對比

 1.2簡要概述

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

智能定軸力扳手主要特征為載荷輸出大、施擰平穩、精度高、預緊力一致性高。

 1.3系統原理

整個系統工作原理如下：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上輸入螺栓參數及目標軸力。啟動施擰，系統控制器向液壓泵和超聲測力單元發出工作指令，液壓泵驅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，控制器經過反饋運算，精密控液壓泵壓力輸出，當測得螺栓軸力與設定值的誤差在精度允許范圍內，控制器發出停止緊固指令，螺栓緊固結束。整個施擰過程，無需人為干預，自動擰緊到設定軸力。

圖2系統原理圖

圖 3 系統架構圖

2.設備特點及優勢

? 無損、高精度、高效，便于攜帶；

? 施擰數據自動保存；

? 一鍵啟停，閉環伺服控制，自動完成施擰；

? 自備“黑匣子”功能，自動記錄作業過程；

? 直接輸出螺栓準確預緊力，可反向測定已擰緊螺栓預緊力。