付阳阳 赵瑞 王李敏

摘 要 在“复兴号”动车组生产过程中，很多部件都采用螺栓连接，伴随而来的问题就是怎样精准控制螺栓的扭矩，如果施加扭矩不当会造成螺栓松动或过头、螺栓滑牙或断裂的恶性事故发生，但是针对目前使用的扭矩扳手或多或少都会有由于空间狭小而无法施加扭矩的情况，这就迫使我们研究怎样在空间狭小甚至受限的情况下正确的施加扭矩，最终通过对扭矩施加空间进行研究，制作了几种施加扭矩的转换工具，完成课题的研究。

关键词 扭矩;狭小空间;转换工具;螺栓

在“复兴号”动车组生产过程中，除部分部件使用粘接胶、铆钉，其主要的部件安装都是采用螺栓连接，这种连接方式是其他方法都无法替代的一种可拆卸的固定连接，具有结构简单、连接可靠、拆卸方便等优点。

而在螺栓紧固过程中，使用普通的紧固扳手，螺栓是否上紧完全依靠人的锁紧力量，上紧螺栓时容易出现螺栓松动或过头，螺栓滑牙甚至断裂等现象，使物体连接的可靠性得不到保证。针对此种现象，扭矩扳手应运而生，在动车组组装过程中，使用的扭矩扳手是响声式头部可换的凹槽头扭矩扳手[1]。

由于动车组组装过程中，有很多由于空间受限无法正常施加扭矩的情况发生，例如：槽型结构的部件连接，当槽型宽度小于扭矩扳手扳子头垂直高度时，无法正常施加扭矩;部件结构复杂，扭矩扳手无法转动时，无法施加扭矩。常规的扭矩扳手配备工具在狭窄空间拧紧螺栓、螺钉等零件，存在以下问题：①无法满足产品要求：常规的工具在狭窄空间拧紧螺栓或螺钉，一是操作困难，容易干涉;二是无法达到螺栓或螺钉的扭矩力要求，最终导致产品无法满足技术要求;②操作难度和操作人员劳动强度大：由于操作空间过于狭窄，操作者的手臂和操作工具无法施展，拧紧螺栓的操作难度较大;③装配效率低：因为操作难度较大，同一产品装配时间就增加了很多，直接造成装配效率低下。因此，如何开发出一种应用于狭窄空间要求螺栓有拧紧力的工具，对本领域技术人操作员来说是迫切需要努力实现的方向和目标。

针对这样的情况势必会对空间结构进行归类，然后对扭矩扳手的原理进行分析：扭矩（M）=力（F）*力臂（L），而对于扭矩施加后的连接力不像加紧力那样简单，当施加的扭矩值为100%时，拧紧时螺栓头下摩擦力占50%，螺纹副中的摩擦力占40%，而夹紧力占10%，这就要求我们充分的考虑摩擦力，怎样在工具设计过程中使扭矩值更加精确[2]。

我们根据动车组组装过程中的狭小空间分为3类，并根据每种情况设计了三種扭矩扳手使用的连接工具：

（1）高度方向受限：将内六角扳手上取下一截，同时将不锈钢六角头螺栓的螺帽取下，然后使用焊接方式将内六角扳手和六角头螺栓帽焊接在一起，注意焊接前要将六角头螺帽的中心与内六角扳手的中心对正，避免因为偏心而造成扭矩施加时的扭矩值损失;

（2）扳手紧固方向受限：由于内六角、外六角螺栓的旋转角度为360°/6，当使用工具进行旋转时角度就需要转动60°，加上扭矩扳手的长度，在狭长空间内无法完成紧固及施加扭矩的工作，我们在常年的操作过程中发现棘轮式扳手的旋转角度有两种分别为：45齿，其旋转角度为360°/45=8°;72齿，其旋转角度为360°/72=5°，这样大大缩小了旋转角度，在狭长空间内施加扭矩只需要每次转动5～8°就能够完成扭矩的施加，所以我们在工具的紧固端采用棘轮式薄片扳手，但是在选用时我们还考虑到一个问题就是：齿数越多，齿越精细，能够承受的扭力就越小，在用力的时候齿就容易断裂。所以在选用棘轮式薄片扳手时可以根据空间受限程度选用不同齿数的棘轮扳手，同时因为使用的扭矩扳手为头部可换的凹槽头式，所以要实现棘轮部位和扭矩扳手之间的连接，同时在施加扭矩时还会出现需要玩去角度的情况，所以在此过程，我们在中间连接部位增加弹性钢条，这样可以在上下角度变换过程中避开干涉安装位置，实现各种角度扭矩的施加任务[3]。

（3）深度较大空间的受限：在较深的狭小空间内施加扭矩，也是非常不方便的，这就要求我们能够只做一个转接工具，此种工具我们采用链条式结构，因为链条传动过程中基本上无力的损失，所以我们将链轮、链条、连接转换头、支撑体组装在一起，形成一个盒状结构，一端用于连接扭矩扳手，一端用于紧固螺栓，这样就能够将扭矩扳手输出的扭矩值更好的传递给螺栓，完成螺栓的紧固。

综上所述，在有限空间内完成扭矩施加需要制作各种工具，而扭矩扳手使用注意事项就是对扭矩值的验证，通常我们都是使用扭矩校验仪校验设定的扭矩值是否符合工艺要求，而在工具转换后我们也需要完成此项工作，实际操作过程中我们对其使用过程做了验证，我们校验扭矩扳手时的校验数值使用扭矩校验仪显示的数值，而在扭矩扳手设定时根据制作工具不同而修订，这样就能够保证扭矩扳手施加到螺栓的扭矩值是正确的，能够完成正确的螺栓紧固。

参考文献

[1] 陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，2016：100.

[2] 刘光启，李成栋，赵梅.五金手册[M].北京：化学工业出版社，2008：10.

[3] 潘承怡，向敬忠.机械结构设计技巧与禁忌[M].北京：化学工业出版社，2013：56.

作者简介

付阳阳（1986-），男，河北沧州人;学历：本科，高级技师，现就职单位：中车唐山机车车辆有限公司，研究方向：机械部件组装。