矿用扭力矩扳手
矿用扭力矩扳手(简称 “矿用扭矩扳手”)是矿山机械安装、检修中用于精准控制螺栓拧紧扭矩的核心工具,其核心作用是避免螺栓过松导致设备松动脱落(如矿井支架、运输机连接螺栓),或过紧导致螺栓断裂、螺纹损坏,最终保障矿山设备(如综采支架、掘进机、提升机等)的结构稳定性和运行安全性。其工作原理围绕 “扭矩检测 - 信号反馈 - 扭矩控制” 三个核心环节展开,具体可按驱动方式和结构差异分为机械型、电子式两大类,以下是详细解析:一、核心基础:扭矩的物理本质与矿用场景需求在理解工作原理前,需明确扭矩(Torque)的定义:扭矩是力与力臂的乘积(公式:\(T = F 乘以 L\)),即 “施加在扳手上的力” 与 “力的作用点到螺栓中心的距离(力臂)” 共同决定最终作用在螺栓上的扭矩。
矿山场景对扭矩控制的要求极高:
矿井支架螺栓需精准扭矩以保证支护强度,过松易坍塌,过紧易断裂;
运输机、掘进机等传动部件螺栓,扭矩偏差会导致振动、磨损,引发设备故障。
因此,矿用扭矩扳手需通过特定结构,实现 “扭矩精准检测” 与 “达到设定值后及时提示 / 停止”。
二、主流矿用扭力矩扳手的工作原理根据结构和反馈方式,矿用扭矩扳手主要分为机械预置式(最常用)、电子式(高精度场景)两类,两者原理差异显著:(
一)机械预置式扭矩扳手(弹簧 - 棘爪结构,矿山常规场景首选)机械预置式是矿山最普及的类型,核心靠 “弹簧弹性形变” 检测扭矩,靠 “棘爪脱开” 实现扭矩控制,无需电力,适应矿井潮湿、多尘、有防爆要求的环境。其结构包含预置调节机构(弹簧、调节螺母)、扭矩检测机构(弹簧、推杆)、扭矩控制机构(棘爪、卡盘)三大核心部件,工作流程如下:扭矩预置:设定目标扭矩值
使用者根据螺栓规格(如 M24 矿用支架螺栓需 300-350N・m),通过旋转扳手尾部的调节螺母压缩内部的扭矩弹簧:弹簧压缩量与目标扭矩成正比(弹簧刚度固定,压缩量越大,所需克服弹簧力的扭矩越大);扳手刻度盘(或视窗)会同步显示当前预置的扭矩值,直至调整到所需数值。拧紧螺栓:扭矩传递与弹簧形变
将扳手头部套入螺栓(或套筒),向拧紧方向施加力:力通过扳手主体传递到棘爪卡盘,驱动螺栓旋转;同时,螺栓对扳手的反作用力会推动内部的推杆,进一步压缩已预置的扭矩弹簧(弹簧形变程度随施加扭矩的增大而增加)。扭矩达标:棘爪脱开,发出 “咔嗒” 提示
当施加的扭矩达到预置值时,弹簧的弹性力恰好克服棘爪与卡盘之间的锁定力:棘爪瞬间从卡盘的齿槽中脱开,产生 **“咔嗒” 机械响声 **(同时伴随轻微振动);此时扳手主体与头部出现 “相对空转”,无法继续向螺栓传递扭矩,使用者可立即停止施力,确保螺栓扭矩精准达到设定值。
核心特点:无电子元件,防爆性能好(可通过矿用防爆认证,如 Ex d I Mb)、耐恶劣环境,成本低、维护简单,适合矿山井下常规螺栓拧紧(如支架、管路连接)。
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