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锂电扭矩扳手是一种以锂电池为电源，直流无刷电机驱动多级行星齿轮传动，达到大扭矩输出的扭矩扳手。锂电扭矩扳手由于无需外接电源或气源，无需油管连接液压泵作为动力源，操作和携带方便，输出扭力大且精度高，得到广泛应用并呈高速增长态势。

锂电扭矩扳手作为移动工具，为便于操作，要求体积小、重量轻，而输出扭矩数倍于同类的电动冲击扳手等同类工具，锂电扭矩扳手多个零部件特别是末端太阳轮、末端行星轮、四方驱动轴等承受很高的应力水平。对于材料材质、结构设计、加工和热处理等都要求极高，任何一个环节稍有差池，就会出现零部件损坏或使用寿命过短，扳手质量无法达到工业级要求。我公司在开发4000NM锂电扭矩扳手过程中，曾多次受到这些难点困扰。依靠多年不懈的研发和测试，不断优化迭代，终于基本解决了这些困难。也积累了一些心得，愿与客户和同好交流分享。

4000NM锂电扳手一般采用1＂四方驱动轴，使用中因为承受扭矩大，应力水平极高，经常出现一经满负荷使用即断裂或者拧麻花的故障。这是行业共同面临的的痛点，**知名品牌扳手同样面临这一问题，驱动轴在质保期内外断裂的现象时有发生。

舜诺公司工程师使用**软件对驱动轴做了有限元应力分析。从有限元分析云图可以看出，*应力在四方与花键结合部，局部*应力为1822MPa，邻近区域应力也高达1000-1600MPa，这已经超过12.9级，约为1000MPa的镍铬钼合金钢屈服强度。用高强度钢材制作四方驱动轴无法承受满负荷扭矩，会出现低周疲劳断裂或使用中满负荷受力即断裂。行业内采用多种办法来避免应力水平过高的难题，市面上可见的有，

1. 将1＂四方驱动轴改为1-1/2＂四方驱动轴。由于截面积增加到2倍多，应力水平显著下降，对于提高强度是切实有效的。然而相应地相关零部件尺寸增加，齿轮箱外径增大，锂电扭矩扳手重量增加，操作便携性受到严重影响。因此，注重品牌形象的厂家一般不会采用。
2. 要求客户不能满载荷使用，有多家厂家在操作说明书注明，使用时*扭矩不得超过额定扭矩的80%，对于标称4000NM锂电扳手，要求使用时不得超过3200NM。这是降低驱动轴等零部件断裂风险的可行举措，但也显示出产品难以在额定扭矩使用，且给售后服务带来诸多潜在纠纷。驱动轴断裂后，供应商和使用方对于设定扭矩该不该，是不是超过3200NM，驱动轴断裂原因和责任经常持不同观点和立场。

PRIMO普锐马4000NM锂电扭矩扳手，选用屈服强度高于1800MPa的超高强度钢，

这种特种钢比有些同行用于液压扳手驱动轴的铬锰硅钢强度更高，综合性能更好。铬锰硅钢因含锰元素，热处理后呈褐红色，但洛氏硬度小于50度，屈服强度约为1270MPa，用于液压扳手也会出现拧麻花和断裂现象，更是难于胜任用于4000NM锂电扭矩扳手。PRIMO普锐马对于加工装配好的制成品，都会按比例抽选做满负荷疲劳测试。包括驱动轴在内，只有达到和超过额定厂标的疲劳寿命，才认可质量过关，产品才可入库其后交送客户。这也是保证PRIMO普锐马4000NM锂电扭矩扳手不管什么使用工况条件，包括连续满负荷使用，客户都可以按照操作说明书放心使用。我们对产品质量完全负责，在质保期内一旦出现驱动轴断裂等质量事故，**不会推诿给客户使用不当。质保期后，我们同样会提供维修、更换零部件等售后服务。

从有限元应力分析还可看出，即使选用超高强度钢，局部*应力也接近屈服强度，长期高负荷使用会引起驱动轴疲劳断裂。因此，这款4000NM扳手采用驱动轴与末端齿轮架分体设计，以防止由于驱动轴断裂的整个部件破坏，当驱动轴断裂后只更换驱动轴。而在8000NM锂电扭矩扳手，采用的1-1/2＂四方驱动轴应力水平显著低于材料屈服限，疲劳寿命长，可采用四方驱动轴与末端齿轮架一体式设计。

作者：上海舜诺机械有限公司 刘达成

2024年3月8日