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摘要：民航维修中飞机轮毂拆装作业所使用的螺栓拧紧机，在校验过程中得到的校准数据不能完全按照JJF1610-2017《电动、气动扭矩板子校准规范》计算以进行符合性判断。针对此问题，本文提出一个计算公式，使校准结果的数据处理既符合实际使用情况又能满足校准规范的要求。
关键词：飞机轮毂；螺栓拧紧机；校准数据；计算公式
0引言
螺栓拧紧机是扭矩板子的一种，是以动态扭矩为输出形式的动力工具，由马达、扭矩控制机构、扭矩输出机构等组成，替代传统的扭矩板子，可提高民航维修的工作效率，主要用于维修飞机轮毂、飞机刹车盘等需要拆装多组螺栓的机械部件。JJF1610-2017《电动、气动扭矩板子校准规范》的适用范围为电动扭矩板子、气动扭矩板子、螺栓拧紧机等的校准。规范中有明确的校准数据计算与处理方法，但此方法适用于仅有设定值的螺栓拧紧机。而飞机轮毂螺栓拧紧机为了防止在加载时扭矩过载可能对轮毂造成的损伤，在结构上增加了可供工作者实时查看扭矩输出值的显示功能，因此不能完全按照此规范中测量数据的计算方法进行处理。本文以校准此类型螺栓拧紧机时得到的校准数据为基础，结合扭矩设定值、输出显示值进行数据计算，提出一个计算公式，以更加严谨、准确地进行校准数据的处理，为民航计量检测相关工作提供一定的参考。
1飞机轮毂螺栓拧紧机构造的特殊性
飞机轮毂上通常有18根螺栓用于固定内半轮毂与外半轮毂，每两根一一对应，共9组。在维修与安装轮毂时需要先根据飞机型号设定扭矩输出值，为了计算更直观，以波音787-9飞机主轮毂为例进行试验，要求的扭矩值为450N·m，在电脑程序中设定扭矩值为450N·m。操作拧紧机对轮毂上的螺栓进行扭矩加载。加载完成后，在显示器上会显示加载后的输出显示值。目前北京飞机维修工程有限公司北京基地轮子修理车间有两台双轴螺栓拧紧机，一台为德国KUNZ公司生产，另一台为瑞典Atlas公司生产，均带有输出值显示功能。
2试验过程与数据记录
动态扭矩校准试验所用扭矩标准器与螺栓拧紧机、螺栓连接原理图如图1所示。连接好各个部分后进行试验和数据采集，试验对象为波音787-9轮毂，根据JJF1610-2017《电动、气动扭矩板子校准规范》的要求进行10次重复测量，在螺栓拧紧机显示屏上得到10组扭矩输出值f，在扭矩标准器上得到10组校准值Fb，将螺栓拧紧机的设定值作为标称扭矩值F。经过试验得到的数据如表1所示。根据厂家手册，各校准点的允许误差要求为±1%FS（±5.4Nm），根据JJF1610-2017《电动、气动扭矩板子校准规范》7.2.6节中低扭矩率示值相对误差公式（见图2），计算得到校准值的示值绝对误差为－2.4N·m，满足设备出厂时±1%FS允许误差的要求。但从表1中可以看到，输出值与校准值二者相对于设定值来说输出值偏小，校准值反而偏大，且两者差异较大。因此，仅通过校准值来判断是否满足允差是不可靠的。
3数据分析
厂家在飞机轮毂扭矩拧紧机上增加对扭矩输出值的实时显示是为了便于操作者实时监控扭矩的输出，避免因过载带来的安全隐患，是飞机维修过程中质量监控的手段，更好地保证了维修质量和飞行安全。JJF1610-2017《电动、气动扭矩板子校准规范》的适用范围明确提到适用于电动扭矩板子、气动扭矩板子、螺栓拧紧机等的校准，但未对是否带有扭矩值显示装置进行区分，在遇到具体情况时需要具体分析。若扭矩拧紧机自身不带有扭矩值显示功能，在操作时仅输入设定值，对此类拧紧机的校准可完全按照JJF1610-2017规范进行。上述试验中，带有扭矩值显示功能的扭矩拧紧机其显示值与设定值存在差异，原因是扭矩拧紧机的扭矩显示传感器自身具有误差，因此在校准此类拧紧机时必须考虑输出值对校准结果的影响，该过程同时也是对扭矩拧紧机自身的扭矩测量传感器进行校准。此时，标准器上测得的扭矩值Fb其对应的标称值应为扭矩拧紧机上的扭矩显示值f，而f又由扭矩设定值F确定。F存在一个理论测量值fb，且四者具有以下关系：（1）综上，在对带有扭矩显示功能的螺栓拧紧机进行校准后，应先计算出理论测量值fb，再进行示值误差的计算。
4校准数据处理与计算方法
由式（1）可得：（2）计算出fb，则fb为设定值、显示输出值和标准器测得值经修正后所得校准值的修正值，则式（2）为对螺栓拧紧机校准值进行修正的计算公式。螺栓拧紧机的示值误差（3）（4）其中，为矩标准器算术平均值；为修正值的算术平均值；fb为修正值。螺栓拧紧机的示值相对误差（5）其中，e为螺栓拧紧机的示值误差e；Fb为修正值的算术平均值。根据上述公式计算出每一组的修正值fb（见表2）。
5试验结论
根据式（3）、式（4）、式（5）计算可得，螺栓拧紧机的修正值的示值误差为-6.2N·m。校准结果超出了设备厂家允许误差±5.4N·m的要求，这与未对标准器测得值进行修正的结论相反。可以发现，针对带有扭矩值显示功能的螺栓拧紧机，仅对校准值进行示值误差计算从而进行符合性判断是不可靠的，必须对校准值使用式（2）进行修正，再对修正值进行符合性判断。当出现超差时，可分两种情况进行调整：1）校准值不超差、修正值超差：根据设备手册，对输出值的控制参数进行调整，使得到的修正值满足允差要求；2）校准值超差、修正值也超差：需联系设备厂家，先对校准值的控制参数进行调整，再对输出值的控制参数进行调整。
6结束语
校准飞机轮毂螺栓拧紧机时，对扭矩标准器测得的校准值利用修正值计算公式进行修正，使用修正值对螺栓拧紧机进行示值绝对误差、示值相对误差的计算，既能合理地判断拧紧机的计量性能，又能发挥螺栓拧紧机显示值在实际生产时的监控作用，避免扭矩过载损伤飞机轮毂，保证维修质量，进而保证飞行安全。
参考文献
[1]GBT26547-2011《螺纹紧固件用回转式工具性能试验方法》[S].
[2]JJF1610-2017《电动、气动扭矩板子校准规范》[S].
[3]JJG707-2014《扭矩板子检定规程》[S].
作者:王辉 李达 单位:北京飞机维修工程有限公司
