文档介绍：输电线路大型地脚螺栓自动扭矩扳手设计
摘 要:输电线路铁塔属于空间桁架结构,铁塔与地基之间用地脚螺栓进行连接,大型地脚螺栓直径大、安装空间狭小、拧紧力矩无标准且扭矩控制要求精度高。本文通过理论计算常用输电线路铁塔用地脚螺栓,在工作现场很难检测到,也就很难予以直接控制。
本文拟采取扭矩控制法、屈服点控制法、扭矩-转角控制法(TA)和螺栓伸长法(QA)四种方法结合,根据输电杆塔设计使用地脚螺栓的材料及尺寸结构参数,精确计算地脚螺栓的拧紧力矩,建立常用输电杆塔地脚螺栓拧紧力矩基本参考标准。
在扭矩扳手控制法理论计算输电杆塔地脚螺栓的拧紧力矩基础上,通过扭矩-转角控制法(TA)、屈服点控制法、螺栓伸长法(QA)实验方法对数据进行校准,得到输电杆塔地脚螺栓拧紧力矩参考标准。
2 数显扭矩扳手与扭矩倍增器的设计开发
数显扭矩扳手的设计
本文针对实际工况下输电铁塔地脚螺栓的规格、使用环境以及地脚螺栓在装配时需要达到的装配精度要求,提出结构简单,兼具经济性与实用性的数显扭矩扳手,同时通过辅助工具扭矩倍增器适用于螺栓规格大的拧紧力矩。
如图1所示,通过人工在电子控制系统的触控按键中输入螺栓直径值,电子控制系统根据内置螺栓规格和拧紧力矩的关系,自动设定所需施加的拧紧力矩显示在LED电子显示屏中,手动调节扭矩等级调节装置,使得内置弹簧预紧力大小于相应等级,即该等級的扭矩区间值适应于该螺栓规格所需扭矩值,此扭矩扳手测力原理为扭矩扳手头部相对于外套筒以圆柱销为中心旋转很小范围的角度,通过杠杆将力传递给顶杆产生径向运动,压缩弹簧,压力传感器测量此时的压力。调节内置弹簧预紧力范围可以增加测量扭矩值的范围(螺栓拧紧力较大,弹簧预紧力较小时,当扭矩扳手角度旋转到最大时,传感器的测量值没有达到螺栓的最大拧紧力,通过增大弹簧的预紧力,可以使扭矩扳手的旋转角度在旋转范围之内,准确测量螺栓的最大拧紧力),同时提高拧紧的精度,拧紧时,调节扭矩扳手的长度,即通过调节力臂的大小,使操作更加便捷。
设计的数显扭矩扳手的头部安装有棘轮和换向装置,可以使设备进行双向操作。操作人员根据扭矩值,旋转扭矩等级调节装置,由于调节杆与扭矩等级调节装置通过垫片、螺栓相连接,即手动旋转扭矩等级调节装置,调节杆相应的在内套筒中径向向前或向后运动,以此压缩和放松弹簧,使该等级扭矩区间适应于该螺栓直径所需扭矩,可以相应增大扭矩扳手的测量值范围,相对于依据人工经验,扭矩扳手采用压力传感器,可以提高拧紧的精度。本数显扭矩扳手使用方便,可降低劳动强度,适用于地脚螺栓的安装环境,提高施工效率。
扭矩倍增器的设计
在螺栓装配中,为保证螺栓联接的可靠性及疲劳强度,必须使螺栓联接有足够的预紧力,这在很大程度上取决于扭矩扳手拧紧力的大小,但是在机械行业中很多较大的机器需要高强度的预紧力,这个力是一般工作人员在利用扭矩扳手中所不能或难以达到的。为此,设计一种扭矩倍增器,如图2所示。扭矩倍增器是一种可以为操作者提供扭矩放大的装置,扭矩倍增器具有确定的输入端主要为其提供动力,提高工作的效率[6]。
扭矩倍增器是由一圆周或行星齿轮组合在不同组合阶层来带动齿轮旋转出力,每一阶层齿轮扭矩放大倍率因数设为K(K的具体大小由齿轮的半径比决定