力矩扳手
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扭矩扳手是一種用於對緊固件（如螺母、螺栓或螺釘）施加特定力矩的工具。它通常以帶有指示刻度的套筒扳手形式出現，或者內部機制會在施加到達特定（可調）扭矩值時發出指示（例如通過棘輪的「咔嗒」聲）。當螺釘和螺栓的緊固度對裝配或調整至關重要的情況下，它允許操作員設定施加到緊固件上的扭矩，以滿足特定應用的規範。這使所有部件都能適當地張緊和承載。
歷史
第一個扭矩扳手專利由芝加哥的John H. Sharp在1931年申請。這種扳手被稱為扭矩測量扳手，今天會被歸類為指示扭矩扳手[1]。
1935年，Conrad Bahr 和 George Pfefferle 獲得了一種可調棘輪扭矩扳手的專利。該工具具有聽覺反饋和當達到所需扭矩時限制反向棘輪運動的功能[2]。Bahr 在紐約市水務局工作時，由於在工作中發現法蘭螺栓的緊固度不一致而感到沮喪。他聲稱在1918年發明了第一個扭矩限制工具以解決這些問題。Bahr 的合作夥伴 Pfefferle 是S.R. Dresser製造公司的工程師，擁有多項專利。
類型
梁式
最基本形式的扭矩扳手由兩根梁組成。第一根是用於對緊固件施加扭矩的槓桿，也作為工具的手柄。當施加力到手柄時，根據胡克定律，它會按比例和可預測地偏轉。第二根梁僅在一端連接到扳手頭，另一端自由，這作為指示梁。這兩根梁在工具靜止時平行放置，指示梁通常位於上方。指示梁的自由端可以在連接到槓桿或手柄的，標有扭矩單位的刻度上移動。當扳手用於施加扭矩時，主軸按比例彎曲，而指示梁保持直線，指示梁的末端指向當前施加的扭矩大小[3]。這種扳手簡單，準確且價格低廉。
梁式扭矩扳手在1920年代末至1930年代初由 Walter Percy Chrysler 為克萊斯勒公司和一家名為 Micromatic Hone 的公司開發。當時，Paul Allen Sturtevant 是 Cedar Rapids 工程公司的銷售代表，由克萊斯勒授權製造他的發明。Sturtevant 於 1938 年為扭矩扳手申請了專利，並成為第一個銷售扭矩扳手的人。
一種更複雜的梁式扭矩扳手在其主體上有一個撥盤指示器，可以配置為在達到預設扭矩時提供視覺或電氣指示[4]。
偏轉梁式
澳大利亞 W&B 公司在1948年獲得了雙信號偏轉梁扭矩扳手的專利。它採用對偏轉梁而不是螺旋彈簧施加扭矩的原理。據稱這有助於在扳手的整個使用壽命內保持其精度，具有更大的最大負載安全裕度，並在每個扳手的範圍內提供更一致和準確的讀數。當達到所需扭矩時，操作員既可以聽到咔嗒聲，也可以看到（並感覺到）物理指示器。
這種扳手的工作原理與普通梁式扳手相同。頭部連接有兩根梁，但只有一根梁通過它施加扭矩。承載梁是直的，從頭部延伸到手柄，當施加扭矩時會彎曲。另一根梁（指示梁）直接在彎曲樑上方延伸大約一半長度，然後以一個角度從彎曲梁彎開。指示梁在操作過程中保持其方向和形狀不變。由於這一點，兩根梁之間存在相對位移。偏轉梁扭矩扳手與普通梁式扭矩扳手的不同之處在於它如何利用這種相對位移。附着在偏轉樑上有一個刻度，並在其上安裝了一個楔子，可以沿着平行於彎曲梁的刻度滑動。這個楔子用於設定所需的扭矩。正對着這個楔子的是角度指示梁的一側。從這一側突出來的一個銷子作為另一個銷子的觸發器，後者是彈簧加載的，當觸發銷接觸到可調楔子時，會從指示梁的末端彈出。這個觸發會發出響亮的點擊聲，並通過視覺和觸覺指示已達到所需的扭矩。可以通過簡單地將其推回指示梁中來復位指示銷。
滑動式
滑動式扭矩扳手由滾輪和凸輪（或類似）機構組成。凸輪連接到驅動頭，滾輪推壓凸輪，以彈簧（在許多情況下是可調的）提供的特定力將其鎖定到位。如果施加的扭矩能夠抵消滾輪和彈簧的保持力，扳手將滑動，並且不會再對螺栓施加扭矩。滑動式扭矩扳手不會通過繼續施加超過預定限度的扭矩而過度擰緊緊固件[5]。
棘輪式
一種更複雜的預置扭矩方法包含一個棘輪機構。這種設計不僅能提供更高的精度，還能提供觸覺和聽覺反饋。達到所需扭矩後，扳手不會開始滑動，只會在頭部發出咔嗒聲並略微彎曲；操作員可以繼續對扳手施加扭矩，而無需扳手發出任何額外動作或警告。
「無轂」扳手
通常是管道工使用的專用力矩扳手，用於擰緊無管土壤管接頭上的夾緊帶。 它們通常是帶有單向組合棘輪和離合器的T型扳手。通常預設為固定扭矩，旨在充分固定聯軸器但不至於損壞聯軸器。[6]
電子扭(數顯式)
另請參閱：電池扭矩扳手
對於電子（指示）扭矩扳手，測量是通過連接到扭力杆的應變計進行的。傳感器產生的信號被轉換為所需的扭矩單位（例如 N·m 或 lbf ·ft）並顯示在數字顯示屏上。可以存儲許多不同的扭矩設置（測量詳細信息或極限值）。然後，這些編程的極限值將在緊固過程中通過 LED 或顯示屏顯示。同時，這一代扭矩扳手可以將所有測量值存儲在內部讀數存儲器中。然後可以通過接口（如RS232）輕鬆將此讀數存儲器傳輸到 PC 或打印。這種扭矩扳手的常見應用是用於過程文檔或質量保證目的。典型的精度水平為 ±0.5% 到 4%。一些高級型號還具備數據記錄和無線傳輸功能，方便質量控制和記錄保存。
可換頭扭矩扳手
可換頭扭矩扳手設計用於連接多個不同類型的扳手頭，從而減少需要的扭矩扳手數量。這種扳手非常適用於需要多種緊固工具的應用環境。它們通常具有標準的安裝接口，可以快速更換不同的扳手頭，同時確保施加的扭矩保持準確。常見的接口尺寸包括 9*12mm 和 12*14mm，可替換的扳手頭包括開口式，梅花式，可調式，棘輪式等[7][8]
相關條目
參考資料
- ^ 2007880,H, SHARP JOHN,「Torque-measuring wrench」
- ^ 2074079,Charles, Bahr Conrad & George H. Pfefferle,「Torque measuring wrench」
- ^ US2231240A,Zimmerman, Herman W.,「Torque measuring wrench」
- ^ US2167720A,Kress, Willard C.,「Torque-indicating wrench」
- ^ US1860871A,Pouliot, Wilfred A.,「Safety wrench」
- ^ Raptor No-Hub Torque Wrenches (PDF). "Raptor tools". [2019-02-14]. （原始內容存檔 (PDF)於2015-10-01）.
- ^ Open-End Heads for Torque Wrench. ACUTUM. [2024-06-30]. （原始內容存檔於2024-06-30） （英語）.
- ^ Ring-End Heads for Torque Wrench. ACUTUM. [2024-06-30]. （原始內容存檔於2024-06-30） （英語）.
外部連結
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