馮天宇

【摘要】 本文介紹了電動(dòng)扭矩扳子的概念，并根據(jù)JJF 1610-2017《電動(dòng)、氣動(dòng)扭矩扳子校準(zhǔn)規(guī)范》和JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的相關(guān)要求，采用不同扭矩率的螺栓模擬器對(duì)電動(dòng)扳子進(jìn)行檢測(cè)，然后對(duì)其示值誤差的不確定度進(jìn)行分析和評(píng)定。

【關(guān)鍵詞】 電動(dòng)扳子;不確定度評(píng)定;扭矩率

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.04.006

Abstract： This paper introduces the concept of electric torque wrenches. According to the provision in JJF 1610-2017 Calibration Specification for Electric and Pneumatic Torque Wrenches and JJF 1059.1-2012 Evaluation and Expression of Uncertainty in Measurement，the electric torque wrenches were measured by experimental threaded joint with different torque rate. And the uncertainty of indication error was analyzed and evaluated.

Key words： electric torque wrench;uncertainty evaluation;torque rate

電動(dòng)扭矩扳子是以電力作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)扭矩扳手工作的一種動(dòng)力扭矩工具。電動(dòng)扭矩扳子可分為預(yù)置式和數(shù)字式。預(yù)置式電動(dòng)扭矩扳子不顯示扭矩值，在扳子上刻有可調(diào)節(jié)的刻度值，由于扳子輸入與輸出的單位不一致，所以一般在評(píng)定不確定度時(shí)，主要評(píng)定其內(nèi)插誤差的不確定度;數(shù)字式電動(dòng)扭矩扳子一般可顯示扭矩值，所以主要評(píng)定其示值誤差的不確定度。

JJF 1610-2017《電動(dòng)、氣動(dòng)扳子校準(zhǔn)規(guī)范》規(guī)定，需使用高、低扭矩率模擬器配合電動(dòng)扭矩扳子進(jìn)行測(cè)量。因此在評(píng)定不確定度時(shí)，需分別對(duì)高、低扭矩率的內(nèi)插誤差或示值誤差進(jìn)行評(píng)定。

本文依據(jù)規(guī)范、結(jié)合工作實(shí)踐，對(duì)電動(dòng)扭矩扳子的示值誤差不確定度進(jìn)行評(píng)定。

1 概述

1.1 測(cè)量依據(jù)

依據(jù)JJG 1610-2017《電動(dòng)、氣動(dòng)扳子校準(zhǔn)規(guī)范》校準(zhǔn)規(guī)范相關(guān)條款中規(guī)定的校準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)量。

1.2 環(huán)境條件

室溫：10～35 ℃。

1.3 測(cè)量所用標(biāo)準(zhǔn)器

采用準(zhǔn)確度等級(jí)為1級(jí)的電動(dòng)扭矩扳子校準(zhǔn)裝置作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，高、低扭矩率模擬器作為輔助設(shè)備。

1.4 被測(cè)對(duì)象

數(shù)字式電動(dòng)扭矩扳子，可顯示扭矩值，測(cè)量范圍為5～25 Nm。

1.5 測(cè)量方法

在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，按照規(guī)范中規(guī)定的方法，使用電動(dòng)扭矩扳子校準(zhǔn)裝置，分別對(duì)電動(dòng)扭矩扳子在安裝高、低扭矩率模擬器時(shí)進(jìn)行測(cè)量。該過(guò)程重復(fù)測(cè)量10次，以10次測(cè)量的算術(shù)平均值作為電動(dòng)扳子的扭矩輸出值。

2 數(shù)學(xué)模型

2.1 示值誤差

1）高扭矩率示值相對(duì)誤差為：

2）低扭矩率示值相對(duì)誤差為：

2.2 示值誤差的合成不確定度

根據(jù)示值誤差公式進(jìn)行求導(dǎo)，可得高扭矩率示值誤差合成不確定度的靈敏系數(shù)為：

則高扭矩率示值誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

式中：[uRH]——采用高扭矩率模擬器時(shí)由重復(fù)性帶來(lái)的不確定度分量;

[ubH]——采用高扭矩率模擬器時(shí)由標(biāo)準(zhǔn)器帶來(lái)的不確定度分量。

同理可得，低扭矩率示值誤差合成不確定度的靈敏系數(shù)為：

低扭矩率示值誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

式中：[uRL]——采用低扭矩率模擬器時(shí)由重復(fù)性帶來(lái)的不確定度分量;

[ubL]——采用低扭矩率模擬器時(shí)由標(biāo)準(zhǔn)器帶來(lái)的不確定度分量。

3 測(cè)量數(shù)據(jù)

將電動(dòng)扭矩扳子的設(shè)定值設(shè)為15 Nm，按照規(guī)范規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)量，得到以下數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1、表2）。

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

由上述公式可看出，不確定度來(lái)源主要是由標(biāo)準(zhǔn)器帶來(lái)的不確定度分量和由測(cè)量重復(fù)性帶來(lái)的不確定度分量。

4.1 由標(biāo)準(zhǔn)器帶來(lái)的不確定度

用B類(lèi)不確定度評(píng)定，電動(dòng)扳子校準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度等級(jí)為1級(jí)，則：

4.2 由測(cè)量重復(fù)性帶來(lái)的不確定度

根據(jù)表1和表2的結(jié)果可得：

4.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成

靈敏系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)器和測(cè)量重復(fù)性帶來(lái)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的具體結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3結(jié)果求得合成不確定度為：

5 相對(duì)擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

高扭矩率示值相對(duì)誤差的擴(kuò)展不確定度為：

低扭矩率示值相對(duì)誤差的擴(kuò)展不確定度為：

6 結(jié)語(yǔ)

本文采用電動(dòng)扭矩扳子校準(zhǔn)裝置作為標(biāo)準(zhǔn)器，高、低扭矩率模擬器作為輔助設(shè)備對(duì)電動(dòng)扳子進(jìn)行測(cè)量，并給出了示值誤差的不確定度評(píng)定的過(guò)程。由于電動(dòng)扭矩扳子為電力驅(qū)動(dòng)，屬于動(dòng)態(tài)扭矩，隨機(jī)誤差較大，所以測(cè)量次數(shù)增加到10次，并采用貝塞爾公式法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行計(jì)算，減小隨機(jī)誤差帶來(lái)的影響。本文選用測(cè)量范圍為5～25 Nm的電動(dòng)扭矩扳子，其最大值和最小值兩個(gè)點(diǎn)的不確定度評(píng)定可參考上述評(píng)定過(guò)程。

【參考文獻(xiàn)】

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