扭矩在现代工业中的应用

　　扭矩作为一个力学量已经受到普遍重视。因为扭矩传感器和测量仪，从实验室测试仪逐步转化为工业化工具，广泛应用于机电设备的自动控制、状态检测和故障报警。随着扭矩的在工业化进程中的广泛应用，极大地推动了扭矩计量技术的发展，扭矩已成为现代化工业中一个重要的分支。

　　1 扭矩在工业中的应用

　　在我国现代工业领域，诸如汽车、船舶、建筑、煤矿、交通和电力等存在着对于扭矩的巨大需求。

　　1.1 扭矩扳子在现代工业中的应用

　　扭矩扳子是一种带有扭矩测量机构的拧紧计量器具，它用于拧紧螺栓、螺钉和螺母，并能测量出拧紧时的扭矩值。

　　它作为一种具有显示测量值或对扭紧过程实施监控的专用工具，在螺纹连接件的装配中作为重要工具，测量范围从微小扭矩到大量程扭矩，在航空、航天、兵器、核电、造船、煤炭等行业中已得到广泛的应用，其使用频率高，使用过程中除去了拧螺栓、螺母时力值不稳定的人为因素，保证了产品质量的稳定性，可以实现工艺流程的机械化和自动化，并且提高工作效率。

　　例如在机械制造中的，其装配技术是机电工业的共性技术，各种螺纹联接的应用十分广泛，重要的是机电产品，如发电机、变电器、拖拉机、机床等对装配的质量要求很高，需要一种合适的拧紧工具来实现它。扭矩扳子作为拧紧工具满足了这些要求，实现了耐高压、动力强大、使用简易便捷、快速高效和性能稳定的特点。其工作原理图见图1。

　　螺纹在装配过程螺纹副受力情况来分析，一般螺纹副在装配过程中，对螺栓、螺母施加一个预扭矩M_A，这个扭矩可以分解成三部分：螺栓所受预应力F_f，占全部扭矩的10%、螺纹副端面的摩擦扭矩占整个装配扭矩的50%、螺栓与螺母在旋转时螺纹副产生的摩擦扭矩占整个装配扭矩的40%。只要认真分析螺纹副的受力分布，就能找出螺纹副装配失效的原因，确保装配的质量。如图2所示。

　　对螺纹副进行装配要确定一个装配扭矩，这个装配扭矩是一个重要的参数。经过长时间的研究，对标准螺栓、螺帽，非标准的螺栓、螺帽有一个统一的计算方法：

　　式中，M_A为螺纹副装配扭矩，N·m;Ff为螺栓所受预应拉力，N，F_f≈0.8Pf~0.9P_f，P_f为螺纹保证载荷(GB 3098.1-82)，N;d_n为螺纹支承面摩擦力矩等效直径，mm，对外六角螺栓、螺帽nd =，对内六角螺栓.

　　在我国汽车制造行业，一般采用螺纹连接的方式，它比铆接、压配和粘结等工业应用更为广泛。在一部汽车上，如一辆轻型车或轿车上平均每辆车使用紧固件约多达500种，约4000多件;而一辆中卡或一辆重型车上均要用各种紧固件约7100多件，其中高强度紧固件约占1/3。汽车紧固件2000年预测全国需求量为132亿件。在一台汽车上的紧固件费用约占整车成本的2.5%;占整车基础零部件总数的40%;而在装配线上的紧固连接的工作量约占69%。这样庞大的紧固系统要求不但快速而且能够保证精度，扭矩扳子作为生产中的装配工具已广泛应用到生产流水线上，如发动机的缸盖、连杆、主要轴承盖和飞轮等部件的装配，汽车安装中轮胎和后桥部分螺丝的紧固，实现对扭矩的精度高的要求，快速而便捷，提高了工作效率，保证质量和减低成本。其他很多行业也应用到扭矩扳子，像发电站风力发电的塔筒上的螺栓的紧固，像建筑钢结构上的高强螺栓的紧固，像变电站上变电器支架的螺栓的紧固。