房 田，鄧 強(qiáng)

(1．遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110004； 2.沈陽(yáng)亨瑞克科技有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 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(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：一是工作時(shí)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(zhǎng)率、抗拉強(qiáng)度和屈服系數(shù)的大小決定，通過(guò)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(zhǎng)，使螺栓直徑變細(xì)，從而使螺母更易擰緊或松動(dòng)；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(jì)，連接的可靠性高，可以多個(gè)螺栓同時(shí)工作，保證螺栓預(yù)緊力的同步性。因?yàn)榫哂幸陨蟽?yōu)勢(shì)，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(jī)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(chǎng)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(guó)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(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性得不到權(quán)威的認(rèn)證與認(rèn)可，國(guó)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(wú)幾。解決螺栓拉伸器校準(zhǔn)問(wèn)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(guó)還沒(méi)有螺栓液壓拉伸器的國(guó)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(duì)于液壓拉伸器的檢測(cè)在試驗(yàn)方法、試驗(yàn)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(lái)，國(guó)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(qiáng)的校準(zhǔn)規(guī)范，就可以參照?qǐng)?zhí)行，如：判定是否滿足技術(shù)指標(biāo)要求，測(cè)量?jī)x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(huì)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(cè)力儀或?qū)Ｓ霉ぷ鳒y(cè)力機(jī)(試驗(yàn)機(jī)、力標(biāo)準(zhǔn)機(jī))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(cè)力機(jī)采集拉伸力：通過(guò)把液壓拉伸器與專用工作測(cè)力機(jī)(試驗(yàn)機(jī)、力標(biāo)準(zhǔn)機(jī))串聯(lián)，通過(guò)高壓泵施加輸出力，讀取專用工作測(cè)力機(jī)(試驗(yàn)機(jī)、力標(biāo)準(zhǔn)機(jī))和壓力表的讀數(shù)，建立二者的關(guān)系。

(2)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀采集拉伸力：主要通過(guò)反力的方法，把液壓拉伸器與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀連接，通過(guò)高壓泵施加輸出力，讀取標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(gòu)相關(guān)符合要求的專用工作測(cè)力機(jī)(試驗(yàn)機(jī)、力標(biāo)準(zhǔn)機(jī))，準(zhǔn)確度取決于試驗(yàn)機(jī)和力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的準(zhǔn)確度，量程需要達(dá)到2000kN，需要投入幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)的資金；第二種方法，僅需要有標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀和相關(guān)的反力設(shè)備，投入較小，計(jì)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(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。

3 拉伸器校準(zhǔn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)

(1)壓力表的選擇

壓力表是常見(jiàn)的計(jì)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(shí)用的原則全面地綜合考慮，做到合理地選擇精度等級(jí)、量程、種類。

準(zhǔn)確度等級(jí)：拉伸器的理論誤差一般不超過(guò)±3%，因此理論上可以選用準(zhǔn)確度等級(jí)不低于1.6級(jí)的壓力表。筆者根據(jù)拉伸器校準(zhǔn)工作的經(jīng)驗(yàn)，推薦使用不低于0.4級(jí)的精密壓力表。使用經(jīng)過(guò)檢定合格的兩種準(zhǔn)確度等級(jí)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(jí)壓力表校準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)果

表2 使用0.4級(jí)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(shí)也達(dá)到了1.4%，而表2的數(shù)據(jù)都在±1%之內(nèi)。經(jīng)過(guò)分析，同樣檢定合格的兩塊壓力表，只是準(zhǔn)確度等級(jí)不同，1.6級(jí)壓力表在低于量程的1/3處，數(shù)據(jù)發(fā)生跳動(dòng)，是不準(zhǔn)確和不能使用的。為了保證測(cè)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(jí)高的壓力表，推薦使用0.4級(jí)精密壓力表。

非常重要的一點(diǎn)是，拉伸器出廠時(shí)，設(shè)備制造廠家一般不配備壓力表，使用時(shí)參照廠家提供的理論值表或計(jì)量檢定部門校準(zhǔn)的證書(shū)。筆者經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使使用的都是相同準(zhǔn)確度等級(jí)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(tái)拉伸器配備兩

個(gè)壓力表，一個(gè)工作使用，當(dāng)工作用壓力表?yè)p壞時(shí)，另一塊表當(dāng)作備用壓力表使用，拉伸器校準(zhǔn)時(shí)兩個(gè)壓力表都進(jìn)行校準(zhǔn)，以提高拉伸器準(zhǔn)確度、安全性和應(yīng)對(duì)壓力表突然損壞的情況。

(2)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的選擇

標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀1000kN以下推薦使用0.1級(jí)及以上級(jí)別，1000kN以上推薦使用0.3級(jí)及以上級(jí)別。當(dāng)今，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀發(fā)展很快，大部分標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀都可以達(dá)到筆者推薦的準(zhǔn)確度等級(jí)，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(dòng)液壓泵，氣動(dòng)液壓泵具有安全可靠、輸出壓力高、操作簡(jiǎn)便、連續(xù)啟停不受限制等優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)程值對(duì)應(yīng)的負(fù)荷值，最好還要給出二者對(duì)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(cè)量范圍內(nèi)任意輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出值，方便使用者面對(duì)不同型號(hào)螺栓或者研發(fā)新產(chǎn)品使用，實(shí)用性很強(qiáng)。遼寧院出具校準(zhǔn)證書(shū)會(huì)附上儀器設(shè)備相對(duì)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(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)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(duì)校準(zhǔn)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的論述并給出了推薦，對(duì)螺栓液壓拉伸器的校準(zhǔn)工作有一定的借鑒作用。