螺栓液壓拉伸器校準(zhǔn)過程中應(yīng)注意的問題

房 田，鄧 強

(1．遼寧省計量科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110004； 2.沈陽亨瑞克科技有限公司，遼寧 沈陽 110022)

1 引 言

螺栓液壓拉伸器是專門用于螺栓緊固和拆卸的理想設(shè)備，相較于傳統(tǒng)的榔頭敲擊扳手或使用液壓扳手的方法，液壓拉伸器具有無可比擬的優(yōu)勢：一是工作時螺栓只受到拉伸力的作用，消除了摩擦和螺桿扭力產(chǎn)生的消耗，拉伸力的大小由材料的伸長率、抗拉強度和屈服系數(shù)的大小決定，通過高壓油泵為螺栓提供拉伸力，在螺栓的彈性形變和輕微塑性變形范圍內(nèi)將其拉長，使螺栓直徑變細(xì)，從而使螺母更易擰緊或松動；二是螺栓拉伸器作用在連接件上，能保證連接件軸向力受力均勻，設(shè)備的意外損傷可以忽略不計，連接的可靠性高，可以多個螺栓同時工作，保證螺栓預(yù)緊力的同步性。因為具有以上優(yōu)勢，液壓拉伸器已廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、核電、航空航天、鋼鐵、重型機械、石油化工等領(lǐng)域，特別是在環(huán)境污染嚴(yán)重或作業(yè)空間受到限制的場合，液壓拉伸器起到了不可代替的作用。

螺栓液壓拉伸器的校準(zhǔn)方法正確與否是拉伸器能否提供準(zhǔn)確預(yù)緊力的重要保障。目前，國內(nèi)螺栓液壓拉伸器的校準(zhǔn)工作大部分由制造廠商完成，其數(shù)據(jù)的真實性、準(zhǔn)確性、可靠性得不到權(quán)威的認(rèn)證與認(rèn)可，國內(nèi)關(guān)于螺栓拉伸器校準(zhǔn)方法方面的研究文獻(xiàn)不多,關(guān)于螺栓拉伸器校準(zhǔn)裝置的研究寥寥無幾。解決螺栓拉伸器校準(zhǔn)問題，是當(dāng)前螺栓預(yù)緊技術(shù)工作發(fā)展的重中之重。

2 校準(zhǔn)方法

目前，我國還沒有螺栓液壓拉伸器的國家標(biāo)準(zhǔn)，其校準(zhǔn)一般參照J(rèn)JG 621-2012《液壓千斤頂》[1]，可是該標(biāo)準(zhǔn)僅僅局限于一般的技術(shù)指標(biāo)，對于液壓拉伸器的檢測在試驗方法、試驗步驟等方面的論述既少又不完全適合該儀器的校準(zhǔn)；尤其是近年來，國內(nèi)生產(chǎn)此設(shè)備的廠家日益增多，這類設(shè)備的使用數(shù)量也迅速增加，性能參差不齊，因此產(chǎn)品質(zhì)量就顯得極為重要。如果有操作性較強的校準(zhǔn)規(guī)范，就可以參照執(zhí)行，如：判定是否滿足技術(shù)指標(biāo)要求，測量儀器及輔助設(shè)備如何規(guī)范地選擇和使用等，這樣，校準(zhǔn)結(jié)果就會讓企業(yè)和使用方更加有安全感。

液壓拉伸器校準(zhǔn)裝置一般由高壓泵、高壓軟管、壓力表和標(biāo)準(zhǔn)測力儀或?qū)Ｓ霉ぷ鳒y力機(試驗機、力標(biāo)準(zhǔn)機)組成。校準(zhǔn)方法主要分為兩種，主要取決于采集液壓拉伸器拉伸力的方式：

(1)專用工作測力機采集拉伸力：通過把液壓拉伸器與專用工作測力機(試驗機、力標(biāo)準(zhǔn)機)串聯(lián)，通過高壓泵施加輸出力，讀取專用工作測力機(試驗機、力標(biāo)準(zhǔn)機)和壓力表的讀數(shù)，建立二者的關(guān)系。

(2)標(biāo)準(zhǔn)測力儀采集拉伸力：主要通過反力的方法，把液壓拉伸器與標(biāo)準(zhǔn)測力儀連接，通過高壓泵施加輸出力，讀取標(biāo)準(zhǔn)測力儀和壓力表的讀數(shù)，建立二者的關(guān)系。

兩種方法相比較，第一種方法需要采購相關(guān)符合要求的專用工作測力機(試驗機、力標(biāo)準(zhǔn)機)，準(zhǔn)確度取決于試驗機和力標(biāo)準(zhǔn)機的準(zhǔn)確度，量程需要達(dá)到2000kN，需要投入幾十萬甚至上百萬的資金；第二種方法，僅需要有標(biāo)準(zhǔn)測力儀和相關(guān)的反力設(shè)備，投入較小，計量檢定部門都具備。筆者認(rèn)為，螺栓液壓拉伸器校準(zhǔn)宜采用第二種方法，簡單易實現(xiàn)。

3 拉伸器校準(zhǔn)過程中的注意事項

(1)壓力表的選擇

壓力表是常見的計量器具，壓力表的選用應(yīng)根據(jù)使用要求，在滿足工藝技術(shù)要求的前提下，應(yīng)本著節(jié)約實用的原則全面地綜合考慮，做到合理地選擇精度等級、量程、種類。

準(zhǔn)確度等級：拉伸器的理論誤差一般不超過±3%，因此理論上可以選用準(zhǔn)確度等級不低于1.6級的壓力表。筆者根據(jù)拉伸器校準(zhǔn)工作的經(jīng)驗，推薦使用不低于0.4級的精密壓力表。使用經(jīng)過檢定合格的兩種準(zhǔn)確度等級的壓力表得出的數(shù)據(jù)結(jié)果如表1和表2所示。

表1 使用1.6級壓力表校準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)果

表2 使用0.4級壓力表校準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)果

由表1和表2可以看出，表1中10MPa內(nèi)插誤差達(dá)到了4.4%，40MPa時也達(dá)到了1.4%，而表2的數(shù)據(jù)都在±1%之內(nèi)。經(jīng)過分析，同樣檢定合格的兩塊壓力表，只是準(zhǔn)確度等級不同，1.6級壓力表在低于量程的1/3處，數(shù)據(jù)發(fā)生跳動，是不準(zhǔn)確和不能使用的。為了保證測量的準(zhǔn)確度，在工作中最小工作壓力應(yīng)不低于量程的1/3和采用準(zhǔn)確度等級高的壓力表，推薦使用0.4級精密壓力表。

非常重要的一點是，拉伸器出廠時，設(shè)備制造廠家一般不配備壓力表，使用時參照廠家提供的理論值表或計量檢定部門校準(zhǔn)的證書。筆者經(jīng)過多次試驗發(fā)現(xiàn)，即使使用的都是相同準(zhǔn)確度等級的壓力表，最終得到的負(fù)荷結(jié)果也不盡相同。因此筆者推薦，拉伸器制造廠家最好每臺拉伸器配備兩

個壓力表，一個工作使用，當(dāng)工作用壓力表損壞時，另一塊表當(dāng)作備用壓力表使用，拉伸器校準(zhǔn)時兩個壓力表都進行校準(zhǔn)，以提高拉伸器準(zhǔn)確度、安全性和應(yīng)對壓力表突然損壞的情況。

(2)標(biāo)準(zhǔn)測力儀的選擇

標(biāo)準(zhǔn)測力儀1000kN以下推薦使用0.1級及以上級別，1000kN以上推薦使用0.3級及以上級別。當(dāng)今，標(biāo)準(zhǔn)測力儀發(fā)展很快，大部分標(biāo)準(zhǔn)測力儀都可以達(dá)到筆者推薦的準(zhǔn)確度等級，有利于提高拉伸器校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。

(3)高壓泵的選擇

推薦使用氣動液壓泵，氣動液壓泵具有安全可靠、輸出壓力高、操作簡便、連續(xù)啟停不受限制等優(yōu)點，特別適用于拉伸器的校準(zhǔn)工作。

(4)數(shù)據(jù)結(jié)果的處理

數(shù)據(jù)處理方面，推薦不僅要給出指示器進程值對應(yīng)的負(fù)荷值，最好還要給出二者對應(yīng)的二次曲線擬合方程。給出擬合方程的好處是可以求出測量范圍內(nèi)任意輸入點對應(yīng)的輸出值，方便使用者面對不同型號螺栓或者研發(fā)新產(chǎn)品使用，實用性很強。遼寧院出具校準(zhǔn)證書會附上儀器設(shè)備相對應(yīng)的校準(zhǔn)方程和圖表，擬合方程和圖表如圖1所示。

圖1 拉伸器擬合方程

4 結(jié)束語

本文通過對螺栓液壓拉伸器的概述、應(yīng)用領(lǐng)域的介紹，提出了兩種校準(zhǔn)方法，并對校準(zhǔn)過程中需要注意的問題進行了詳細(xì)的論述并給出了推薦，對螺栓液壓拉伸器的校準(zhǔn)工作有一定的借鑒作用。