选择电动工具安装螺纹紧固件时，工程师从未有过这么多的选择。自动离合器，脉冲和冲击工具现在可以采用气动，电动和电池供电的版本。每个工具提供不同的性能特征，但整理它们的相对优势并不容易。每个工具的比较信息才可提供。我们决定通过对各种电力工具进行独立的比较研究来解决这种情况。

然而，在深入研究细节之前，让我们先看看电动工具的两个基本要求。首先，每一个电动工具都必须符合人体工程学。许多属性使工具符合人体工程学，包括低扭矩反应，安静的操作，以及在密闭空间操作的能力。第二，每一个电动工具必须准确。如果一个操作员可以安全地使用一个工具数小时，但没有一个紧固件是正确的，你得到了什么?

要了解这两个要求在工具选择中是如何发挥作用的，请考虑如何拧紧凸耳螺母。凸耳螺母通常紧固到100英尺-磅。为了用手动扳手施加这么大的扭矩，操作人员必须在工具手柄上施加大约70磅的力。此外，车轮必须被锁定，这样它就不会转动。施加那么大的力会使人疲劳，而锁住轮子又很费时间。因此，凸耳螺母很少手动拧紧。

使用冲击扳手可以用更少的努力完成同样的操作。需要很小的手动力，车轮不需要被锁住。考虑到节省的时间和精力，冲击扳手成为安装车轮的主要工具也就不足为奇了。人体工程学的好处是巨大的。

但是螺母拧紧了吗?冲击扳手的扭矩精度取决于操作人员的技能，因为这些工具通常没有扭矩调整或自动关闭功能。经验表明，过紧是很常见的，扭矩值可能超过100ft -lb的50%到100%。这并不奇怪，因为典型的0.5英寸冲击工具的扭矩能力超过300 ft-lb。

该示例显示了人体工程学和扭矩精度之间的显着选择：在冲击工具的低扭矩反应和扭矩扳手的高精度之间。

在装配线上，对紧固工具的辩论倾斜，有利于扭矩精度，远离人体工程学。越来越多的传感器DC电动工具和精密关闭营养器的使用反映了这一趋势。这些齿轮工具连续拧紧，并具有紧密测量扭矩的离合器或换能器。

这些工具的开发在很大程度上受到了福特汽车公司(Dearborn, MI)的刺激。20世纪70年代，这家汽车制造商开始寻找可以提供相同扭矩的工具，而不管它们使用的是哪种紧固件。福特的要求也促使了特殊测试设备的发展，这些设备后来成为ISO 5393国际标准“螺纹紧固件旋转工具-性能测试方法”的基础。该设备通过使工具扭转扭转杆，直到达到关闭扭矩来模拟拧紧操作。使用扭力杆可以消除摩擦和拧紧紧固件所固有的其他变量。在测试过程中，工具被安装在一个刚性夹具中，即使它通常是手持的。

TORSION BAR测试方法不处理所有类型的工具。ISO 5393仅涵盖连续施加扭矩的工具。它不适用于冲击和脉冲工具，这些脉冲工具以不连续的增量推进紧固件。这是因为不能使用传统仪器测量这些工具所施加的扭矩。这些工具也称为“离散能量”或“不连续”工具，因为扭矩被施加到从单独的吹或脉冲的紧固件，而不是电动机和齿轮系的连续运动。

由于不等于ISO 5393的不连续工具，因此缩小的撞击和脉冲工具的精度或一致性存在很少的数据。

冲击和脉冲工具

尽管没有性能标准，但脉冲工具的流行程度正在增长。它们的主要吸引力在于它们几乎不会产生扭力反应。他们也有一个良好的速度和扭矩的组合。这使它们成为手工装配的理想选择，使操作人员可以一只手操作工具，另一只手定位组件。

所有脉冲工具都有某种形式的直接或间接转矩控制。最简单的是在脉冲机构中限制扭矩输出的失速扭矩调整。另一种选择是关闭机构，当达到坐封扭矩时停止工具。第三种类型配有传感器和电子控制器。当达到设定扭矩时，用阀门关闭工具。这种脉冲工具可用于精密紧固。

脉冲工具在装配中的广泛应用表明，工程师们已经在人机工程学和扭矩精度之间找到了可行的平衡。然而，影响工具的情况却并非如此。扭矩控制的型号很少。最近已经引进了无绳冲击工具，但大多数缺乏调整或关闭机制。

工具达到了测试

工具类型	能量源	关闭方法	最大扭矩额定值
扭矩扳手	手动的	单击机制	200牛顿米
可调节关闭NutRunner	气动	离合器	55牛顿米
带控制的无绳冲击工具	电池	电子	160牛·米
传感脉冲工具	气动	阀	100牛·米
关闭脉冲工具	气动	机械的	45牛·米
摊位脉冲工具	气动		90牛·米

测试方法

为了获得关于紧固工具的比较精度的数据，我们测试了六种不同的型号：手动扭矩扳手;带有截止离合器的气动果肉;传感型气动脉冲工具;带有截止离合器的气动脉冲工具;带有摊位离合器的气动脉冲工具;和原型扭矩控制无绳冲击扳手。

包括可调节的关闭螺NUTRUNNER是因为它代表了通过ISO 5393过程通常认证的工具。包括三个脉冲工具以确定不同类型之间存在显着性能差异。Stall型脉冲工具是唯一一个没有自动关闭的脉冲工具，因此它运行到其感知的失速点。包含无绳的冲击工具，以查看其与既定工具相比如何。因为工具具有不同的最大扭矩，所以每个都设定为容量约80％。

在我们可以通过他们的步伐将工具放入之前，我们需要测试钻机。为了提供有意义的数据，钻机必须是螺栓接头，可以通过所有刀具类型紧固。它必须随时间提供一致的，可重复的结果，并且不同的关节特性，例如刚度，必须是可调的。

这些钻机由P＆T精密工程有限公司（Naas，Ireland）设计和制造。为了保持一致性和耐用性，关节由高强度飞机螺栓，硬化垫圈和螺母组成。

对于我们的测试，每个工具在软关节上运行20次，在介质接头上运行20次，并记录每个破坏的钳位负载和扭矩。通过插入接头中的载荷电池测量夹紧载荷。使用断路法使用电子扭矩扳手测量扭矩，或者通过小增量增加钳位负荷增加的扭矩。此测量中存在一些固有的散点。例如，读数可以受到在测试中的关节中的不同摩擦来影响，并且还通过在测量期间进一步收紧接头的变化。这就是为什么手动扭矩扳手在程序中包含几乎没有施加扭矩变化的原因：检查测量过程的准确性。

然后，我们计算了每组测量的平均值和标准偏差。为每个关节和组合接头计算的能力定义为六个标准偏差，作为平均扭矩的百分比。这基本上是ISO 5393中描述的评估程序。

最精确的工具是手动扭矩扳手，在软接头上的扭矩为5%，在中等接头上的扭矩为9%，在两种接头上的扭矩均为8%。这是非常准确的，表明我们的测试方法测量剩余扭矩是可靠的。我们计算出，只有±1牛顿米的随机误差将产生6%的能力，只有±0.5牛顿米的误差将产生4%的能力。我们测量的单位是1牛顿·米。

其次最好的工具是可调节的关闭螺母。在单个关节上，这种能力约为25%。这比该工具在ISO 5393测试平台上产生的散度要高得多，在ISO 5393测试平台上，它产生的能力约为10%。额外的分散可能是因为工具是手持的而不是固定的，因为它是在一个紧固件而不是扭力杆上测试的。无论是什么原因，结果表明，按ISO 5393测量的刀具性能明显优于实际紧固条件下所能达到的。

无绳冲击工具和传感脉冲工具产生了类似的能力。两种工具的能力在中间关节上的20％范围内。令人惊讶的是，脉冲和冲击工具等于或优于软和中间接头上的截止螺母。然而，查看两个关节的组合数据，Nutrunner明显优于任何一种工具。Nutrunner的综合能力为33％，而无绳工具的46％和传感脉冲工具的48％。

nutrunner与脉冲冲击工具之间的性能差异是由于工具对接头刚度变化的响应。从介质到软关节的平均扭矩值下降了约25%，而螺母只下降了8%。这意味着，即使使用了传感器工具，工具的扭矩输出也在很大程度上取决于接头类型。

中关节的测试结果

工具类型	平均扭矩	转矩范围	扭矩标准偏差	能力百分比（六西格玛分散）
扭矩扳手	82.7	81到84.	1．2	9％
可调节关闭NutRunner	49.8	45到55.	2．1	25％
带控制的无绳冲击工具	77.9	74到83.	2．4	19％
传感脉冲工具	79.1.	75到84.	2．7	20％
关闭脉冲工具	40.2	36 - 43	2.3	34％
摊位脉冲工具	84.7	79年到94年	6.1	43％

该表显示了在中间接头上测试工具的结果。扭矩值在牛顿米中。能力值表示施加扭矩的总变化。如果表示为±值，则应切成两半。

能力与需求

如何判断这些能力结果？唯一实际的比较是抗螺栓接头的扭矩容差要求。这些要求通常分为三类：1级，2级和第3类。这些类涵盖了所有高强调的螺栓，例如连杆。

我们研究中大多数工具的扭矩能力足以满足所有三类的容差。如果工具仅在一个接头上使用该工具，则尤其如此。在许多生产应用中，这不是问题。为特定组件和扭矩值设置工具，然后仅用于该应用。在这种情况下，脉冲工具以与关闭螺母和其他齿轮离合器工具的可比精度执行。

但是，如果使用该工具在不调整不同的关节的情况下，图像会大幅度变化。脉冲和冲击工具的组合联合可变性增加到它们仅适用于较低阶级的紧固件的程度。

很明显，手动扳手和可调离合器螺母的优越性能来自于它们在不同接头上准确工作的能力。然而，很明显，脉冲和控制冲击工具可以产生可接受的扭矩精度，即使是在不同的接头，只要收紧公差不那么严格。工程师在设计接头和指定紧固件时，往往会考虑到这一点。

有关工具测试、接头设计和其他紧固问题的更多信息，请致电Impact fastening，电话:215-345-4470。

软关节的测试结果

工具类型	平均扭矩	转矩范围	扭矩标准偏差	能力百分比（六西格玛分散）
扭矩扳手	81.7	81到83.	0．7	5％
可调节关闭NutRunner	45.8	42岁到49	1．8	24％
带控制的无绳冲击工具	56.3.	55至58.	1	11％
传感脉冲工具	58.1	56到62.	1．6	17％
关闭脉冲工具	28.5	26到32	1．5	32%
摊位脉冲工具	69.2	64年到78年	4.4	38％

此表显示了在软关节上测试工具的结果。扭矩值在牛顿米中。能力值表示施加扭矩的总变化。如果表示为±值，则应切成两半。