用扭力扳手怎么检测螺栓扭矩

扭矩扳手的工作原理

什么是扭矩？

扭矩是反映机械特性的重要综合指标，是动力机械外部特性的主要参数。

紧固件的扭矩主要是造成机械元件单边受力，产生径向力的扭矩。在机械行业，以往紧固件的扭矩质量取决于操作人员的工作经验，存在扭矩过大或过小的现象，不能满足紧固件的紧固要求。根据工作经验，熟练工人在施加 M6 ~M8紧固件的扭矩时，由于工作习惯，很容易利用腕力和肘力造成扭矩过大。在施加M16以上紧固件的扭矩时，使用全身的力和体重的力时仍然难以控制，容易出现扭矩不足的现象。只有施加M10~M12紧固件的扭矩，才能轻松控制肩部力和上身力，拧紧扭矩值也能轻松满足要求。因此，为了保证紧固件的扭矩质量，扭矩扳手被广泛应用于各种机械行业的紧固过程中。在汽车维修中，扭矩扳手主要用于装配具有规定扭矩值的螺栓和螺母，如气缸盖、连杆、曲轴主轴承等处的螺栓。

扭矩扳手的种类

扭矩扳手有很多种，按结构和用途可分为机械式、电子式、电动式、气动式等。根据应用场合可分为定值式、可调式、表盘式、数显式等不同形式。常用手动扭矩扳手的分类如图2所示。

其中，信号扭矩扳手主要用于生产线的扭矩控制，直读扭矩扳手主要用于扭矩质量检测。信号扭矩扳手

信号扭矩扳手的主要结构

可调扭矩扳手和预设扭矩扳手的结构除了固定值不同之外都是一样的。根据不同的工作条件，这种扭矩扳手头除棘轮式外，还设计有各种尺寸的开口头、可更换的开口头、梅花头和可更换的梅花头。信号扭矩扳手的工作原理

套筒连接到棘轮上。当套筒与螺栓或螺母连接，用手拉动扭矩扳手时，扭矩扳手的连杆产生相反的扭矩。当扭矩等于或大于主弹簧预设的扭矩时，扳机会滑动，弹射器会撞击套管壁，发出“咔哒”信号。松开手，当扭矩小于主弹簧预设的扭矩时，扳机向原来的方向滑动，回到原来的状态。反复施加扭矩。

定值扭矩扳手

定值扭矩扳手是可调节和预设的。

可调定值扭矩扳手的优点是不需要预设扭矩值，在范围内可以任意选择。

缺点:精度保证能力差，容易超差，对操作人员要求高。

主要用于维修，以及使用频率低，控制点多的场合。

预置扭矩扳手具有精度保证能力强、经久耐用的优点。

缺点:需要专业人员使用设备提前设定扭矩值，一次只能预设一个值。

主要适用于批量生产的生产线。

共同点

优点:体积小，有报警功能，使用方便。

缺点:当达到扭矩时，对操作员的要求很高

转动力矩必须平稳施加，但不能用力过猛，以免造成较大误差。

直读扭矩扳手

直读扭矩扳手直读扭矩扳手的工作原理如下。

套筒连接到扭矩体。当套筒与螺栓或螺母连接，用手拉动扭矩扳手时，扭矩体的连杆产生相反的转动扭矩，同时带动扇形齿轮转动。扇形齿轮带动小齿轮转动，小齿轮带动轴端的指针，指针带动从动指针。当旋转扭矩停止时，从动指针在刻度盘上指示相应的扭矩值。h tt ps://@2019

松开复位法：在螺栓和机构件之间划线，用扭力扳手松开螺栓90度左右，然后拧紧螺栓对准刻线的一瞬间读数。

准确度观测值和可接受的基准值之间同意的接近程度。

方差分析一咱经常用于试验设计（DOE）中的统计方法（ANOVA）,用于分

析多组的计量型数据以便比较方法和分析变差源。

可视分辨率测量仪器最小增量的大小叫可视分辨率。该数值通常以文字形式（如

广告中）来划分测量仪器的分级。数据的分级数可通过把该增量的

大小划分类预期的过程分布范围（6σ）来确定。

注：显示或报告的位数不一定总表示仪器的分辨率。例如,零件的

测量值为29.075、29.080、29.095等,记录为5位数。然而该仪器的

分辨率为0.005而不是0.001。

评价人变差 在一个稳定环境中应用相同的测量仪器和方法,不同评价人（操作者）对相同零件（被测体）的测量平均值之间的变差。评价人变差（AV）是一咱由于操作者使用相同测量系统的技巧和技能产生的

差别造成的变通原因测量系统变差（误差）源。评价人变差通常被

假定为与测量系统有关的“再现性误差”,但这并不总是正确的（见

再现性）。

偏倚测量的观测平均值（在可重复条件下的一组试验）和基准值之间的

差值。传统上称变准确度。偏倚是在测量系统操作范围内对一个点

的评估和表达。

校准在规定条件下,建立测量装置和已知基准值和不确定度的可溯源标

准之间的关系的一组操作。校准可能也包括通过调整被比较的测量

装置的准确度差异而进行的探测、相关性、报告或消除的步骤。

校准周期两次校准间的规定时间总量或一组条件,在此期间,测量装置的校

准参数被认定为有效的。

能力以测量系统短期评定为基础的一种测量误差的合成变差（随机的和

系统的）的估计。

置信区间期望包括一个参数的真值的值的范围（在希望的概率情况下叫置信

水平）。

控制图一种按时间顺序以样本测量为基础的过程特性图形,（这种图形）用

于显示过程的行为,识别过程变差的形式,评价稳定性并指示过程

方向。

数据一组条件下观察结果的集合,既可以是连续的（一个量值和测量单

位）又可以是离散的（属性数据或计数数据如成功/失败、好坏、过/

不通过等统计数据）。

设计的试验一种包含一系列试验统计分析的有计划的研究,在试验中,有目的

地改变过程因子并观察结果,以便确定过程变量之间的联系并改进

过程。

分辨力（别名）又称最小可读单位,分辨力是测量分辨率、刻度限值或测

量装置和标准的最小可探测单位。它是是弄虚作假设计的一个固有

特性,并作为测量或分级的单位被报告。数据分级数通常称为“分

辨力比率”,因为它描述了给定的观察过程变差能可靠地划分为多少级。

明显的数据分级能通过测量系统有效分辨率和特定应用于下被观察过程的零件变差

可靠地区分开的数据分级或分类。见ndc。

有效分辨率考虑整个测量系统变差时数据分级大小叫有效分辨率。基于测量系

统变差的置信区间长度来确定该等级的大小。通过把该数据大小划

分为预期的过程分布范围能确定数据分级数（ndc）。对于有效分辨

率,该ndc的标准（在97%置信水平）估计值为1.41[PV/GRR]。（见

Wheeler,1989,一书中的另一种解释。）

F比在选定的置水平上,用于评估随机发生概率的一系列数据的组间均

方误差与同组内均方误差之间的数学比率的统计表达。

量具R&R（GRR）一个测量5系统的重复性和再现性的合成变差的估计。GRR变差等

于系统内和系统变差之和。

直方图分组数据的频率的一种图形表示（条形图）,用来提供数据分布的直

观评价。

受控只表现出随机、普通原因变差的过程的状态（与无序、指定的或特

殊原因变差相反）。只有随机变差的过程操作是统计稳定的。

独立一个事件或变量的发生对另一个事件或变量发生的概率没有影响。

独立和相同的分布通常叫“iid”。一组同质的数据,这些数据相互独立并随机分布于一

个普通分布之中。

交互作用源于两个或多个重要变量的合成影响或结果,评价人和零件之间具

有不可附加性。评价差别依赖于被测零件。

线性测量系统预期操作范围内偏倚误差值的差别。换句话说,线性表示

操作范围内多个和独立的偏倚误差值的相关性。

长期能力对某个过程长时间内表现的子组内的统计量度。它不同于性能,因

为它不包括子组间的变差。

被测体在规定条件下被测量的特殊数量或对象；对于测量应用一个定义的

系列规范。

测量系统用于量化一个测量单位或确定被测特性性质的仪器或量具、标准、

操作、方法、夹具、软件、人员、环境、和条件的集合；用来获得

测量的整个过程。

测量系统误差由于量个偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性产生的合成变差。

计量学测量的科学

ndc分级数。1.41(PV/GRR)

不可重复性由于被测体的动态性质决定的对相同样本或部件重复测量的不可能

性。

分级数见ndc

不受控表现出混乱的、可指定的或特殊原因变差的过程的状态。不受控的

过程即统计不稳定。

零件间变差 与测量系统分析有关,对于一个稳定过程零件变差（PV）代表预期的不同零件和不同时间的变差。

性能以测量系统长期评价为基础的测量误差（随机的和系统的）合成变

差的估计,包括所有随时间变化的显著的和可确定的变差源。

精密度测量系统在操作范围内（容量、范围和时间）的分辨力、敏感性和

重复性的净效果。在一些组织中,精密度和重复性具有互换性。事

实上,精密度最经常用于描述测量范围内的预期重复测量变差,这

个范围可以是容量和时间。通常建议使用比术语“精密”更具有描

述性的术语。

概率以已收集数据的特定分布为基础的,描述特定事件发生机会的一种

估计（用比例或分数）。概率估计值范围从0（不可能事件）到1）

必然事件）。一组条件或原因共同作用产生某种结果。

过程控制一种运行状态,将测量目的和决定准则应用迂实时生产以评估过程

稳定性和测量体或评估自然过程变差的性质。测量结果显示过程或

者是稳定和“受控 ”,或者是“不受控”。

产品控制一种运行状态,将测量目的和决定准则应用于评价测量体或评价特

性符合某规范。测量结果显示过程或是“在公差内”或者是“在公

差外”。

基准值轴承认的一个被测体的数值,作为一致同意的用于进行比较的基准

或标准样本：

l 一个基于科学原理的理论值或确定值；

l 一个基于某国家或国际组织的指定值；

l 一个基于某科学或工程组织主持的合作试验工作产生的一致同意值；

l 对于具体用途,采用接受的参考方法获得的一个同意值。

该值包括特定数量的定义,并为其它已知目的的自然接受,有时是按惯例被接受。

注：与基准值同义使用的其它术语：

已接受的基准值

已接受值

惯用值

惯用真值

指定值

最佳估计值

标准值

标准测量

回归分析两个或多个变量之间的关系的统计研究。确定两个或多个变量间数

学关系的一种计算。

重复性在确定的测量条件下,来源于连续试验的普通原因随机变差。通常

指设备变差（EV）尽管这是一个误导。当测量条件固定和已定义时,

即确定零件、仪器标准、方法、操作者、环境和假设条件,适合重

复也包括在特定测量误差模型下条件下的所有内部变差。

可重复性对相同样件或部件进行重复测量的能力,被测体或测量环境没有明

显的物理变化。

重复重复性（相同的）条件下的多次实验。

再现性测量过程中由于正常条件改变所产生的测量均值的变差。一般来说,

它被定义为在一个稳定环境下,应用相同的测量仪器和方法,相同

零件（被测体）不同评价人（操作者）之间测量值均值的变差。这

种情况对受操作者技能影响的手动仪器常常是正确的,然而,对于

操作者不是主要变差源的测量过程（如自动系统）则不正确的。由

于这个原因,再现性指的是测量系统之间和测量条件之间的均值变

差。

分辨率可用作测量分辨率或有效分辨率。测量系统探测并如实显示被测特

性微小变化的能力。（参见分辨力）

如果对与标准零件之差小于δ的任何零件的指示值与标准零件指示

值概率相等,则测量系统分辨率为δ。测量系统的分辨率受测量仪器

以及整个测量系统其它变差源的影响。

散点图数据的X-Y坐标图,用于评估两个变量之间的关系。

敏感性导致一个测量装置产生可探测（可辨别）输出信号的最小输入信号。

一个仪器应至少和其分辨力单位同样敏感。敏感性是通过固有量具

的设计与质量、服务期内维护和操作条件确定。,敏感性是用测量单

位报告的。

显著水平被选择用来测试随机输出概率的一个统计水平,也同风险有关,表

示为α风险,代表一个决定出错的概率。

稳定性既指测量过程的统计稳定性又指随时间变化的测量稳定性。两者对

测量系统预期用途都是重要的。统计稳定性包含一个可预测的、潜

在的测量过程,该过程在普通原因变差（受控）条件下运行。测量

稳定性（别名漂移）代表测量系统在运行周期（时间）内对测量标

准或基准的必要的符合程度。

容差（公差）为了维持配合、形式和功能,与标准值或公称值相比允许的偏差。

不确定度同测量结果有关的一个参数,代表数值的分散特性,此数值归结于

被测体（VIM）是合理的。在给定的置信水平内,对一个测量结果

的指定范围描述,限值期望包含真实测量结果。不确定度是一个测

量可靠性的量化表述。

单峰具有一种模式的一组邻近的数据。

扭矩扳手又叫力矩扳手、扭力扳手，一般分为两类：定扭矩电动扳手和定扭矩手动扳手。

定扭矩电动扳手又叫扭矩可调电动扳手，是电动扳手的一种，其最主要特征就是可以设定扭矩，并且扭矩可调。

扭矩电动扳手的应用：

电动扳手主要应用于高强螺栓的紧固，高强度螺栓是用来连接钢结构接点的，通常是用螺栓群的方式出现。

高强螺栓可分为扭剪型和大六角型两种。国标大六角高强螺栓为M16、M20、M22、M24、M27、M30等几种。一般的对于大六角高强螺栓的紧固都要先初紧再终紧，而且每步都需要有严格的扭矩要求，就必须使用定扭矩电动扳手。

测试/计算活动扳手的扭矩：扭矩=载荷（千克）*当地的重力加速度*距离（米）。

扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。外部的扭矩叫转矩或者叫外力偶矩，内部的叫内力偶矩或者叫扭矩。

扭矩（Torque，也称为转矩）在物理学中就是特殊的力矩，等于力和力臂的乘积，国际单位是牛米Nm，此外还可以看见kgm、lb-ft这样的扭矩单位，由于G=mg，当g=9.8的时候，1kg的重量为9.8N，所以1kgm=9.8Nm，而磅尺lb-ft则是英制的扭矩单位，1lb=0.4536kg1ft=0.3048m，可以算出1lb-ft=0.13826kgm。在人们日常表达里，扭矩常常被称为扭力（在物理学中这是2个不同的概念）。例如：8代Civic 1.8的扭矩为173.5Nm@4300rpm，表示引擎在4300转/分时的输出扭矩为173.5Nm，那173.5N的力量怎么能使1吨多的汽车跑起来呢？其实引擎发出的扭矩要经过放大（代价就是同时将转速降低）这就要靠变速箱、终传和轮胎了。引擎释放出的扭力先经过变速箱作“可调”的扭矩放大再传到终传（尾牙）里作进一步的放大（同时转速进一步降低），最后通过轮胎将驱动力释放出来。如某车的1挡齿比（齿轮的齿数比，本质就是齿轮的半径比）是3，尾牙为4，轮胎半径为0.3米，原扭矩是200Nm的话，最后在轮轴的扭矩就变成200×3×4=2400Nm，再除以轮胎半径0.3米后，轮胎与地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N，即800公斤力的驱动力，这就足以驱动汽车了。