1.产品概述

 1.1智能轴力扳手设备背景

螺栓作为零部件连接紧固的主要手段，在风电机组结构中应用广泛。很多螺栓服役场景往往环境恶劣，工况复杂，承载负荷较大，一旦失效将造成巨大的经济损失和人员伤亡。

服役螺栓的主要失效方式包括：拉伸失效、剪切失效、疲劳失效和腐蚀失效。其中，疲劳失效较为隐蔽，短期内不易暴露。引起疲劳断裂的关键因素是预紧力不达标和交变循环载荷。“不合理的预紧力”主要指的是螺栓施工过程中的“终拧”出现“未拧紧”或者“过拧”情况。现行螺栓紧固施工通用定量手段为扭矩扳手。然而，扭矩扳手输出的力矩经过螺母、垫片、被连接件和螺纹副等作用在螺栓轴向的有效预紧力，往往由于中间传导的差异性导致有效预紧力并未达到设计值。

使用传统扭矩法进行施拧，难以保证轴向预紧力的一致性，这是出现“未拧紧”或“过拧的”的关键因素。如图1所示，给出了几种螺栓预紧力控制或者测量手段的精度对比结果。笔者实验室使用传统力矩扳手也进行施拧后的预紧力测量，传统力矩扳手的预紧力误差通常在30%-50%的范围。

图 1 螺栓预紧力精度控制对比

 1.2简要概述

智能定轴力扳手主要由伺服控制系统、液压驱动单元、超声轴力测量单元、超声传感器、扳手、嵌入式主控制器、工业平板电脑（PAD）及软件系统组成。

智能定轴力扳手主要特征为载荷输出大、施拧平稳、精度高、预紧力一致性高。

 1.3系统原理

整个系统工作原理如下：用户将扳手置于螺母上，将超声传感器置于螺栓的一个端面上，在人机交互终端PAD上输入螺栓参数及目标轴力。启动施拧，系统控制器向液压泵和超声测力单元发出工作指令，液压泵驱动扳手进行紧固螺母或螺栓，超声测力单元实时测取螺栓轴力值并反馈给控制器，控制器经过反馈运算，精密控液压泵压力输出，当测得螺栓轴力与设定值的误差在精度允许范围内，控制器发出停止紧固指令，螺栓紧固结束。整个施拧过程，无需人为干预，自动拧紧到设定轴力。

图2系统原理图

图 3 系统架构图

2.备特点及优势

Ø 无损、高精度、高效，便于携带；

Ø 施拧数据自动保存；

Ø 一键启停，闭环伺服控制，自动完成施拧；

Ø 自备“黑匣子”功能，自动记录作业过程；

Ø 直接输出螺栓准确预紧力，可反向测定已拧紧螺栓预紧力。