林曉輝

福建省計(jì)量科學(xué)研究院 福建福州 350003

擋臂結(jié)構(gòu)主要分為被動(dòng)受力型和主動(dòng)出力型兩種，本文以市面上常用的被動(dòng)受力型擋臂結(jié)構(gòu)為例，從擋桿結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)和擋臂機(jī)構(gòu)的安裝形式三個(gè)角度出發(fā)，展開(kāi)其對(duì)扭矩儀示值準(zhǔn)確性影響的研究。

1 擋桿結(jié)構(gòu)對(duì)扭矩扳子檢定儀示值的影響分析

1.1 單擋桿結(jié)構(gòu)對(duì)扭矩示值的影響

單擋桿的擋臂機(jī)構(gòu)使擋桿直接與扭矩扳子的手柄受力位置相接觸，在檢定的過(guò)程中，由于手柄的受扭變形，手柄中軸線(xiàn)與扭矩扳子方榫中軸線(xiàn)不能完全重合，在受力位置的垂直方向和水平方向都產(chǎn)生摩擦力，對(duì)扭矩示值造成影響。

1.2 雙擋桿結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究

雙擋桿的擋臂機(jī)構(gòu)在擋桿上安裝了軸向軸承，因此檢定儀在檢定時(shí)可以自動(dòng)找到在垂直方向上扭矩扳子受力位置的最佳高度，有利于補(bǔ)償水平與垂直方向上受力位置的變形位移，釋放動(dòng)能，以消除摩擦力帶來(lái)的不利影響，提高檢定儀示值的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，而且雙擋桿結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)扭矩扳子的自動(dòng)雙向檢定。

2 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)對(duì)扭矩扳子檢定儀示值的影響分析

2.1 雙滑桿導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)對(duì)扭矩示值的影響

目前的擋臂機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)多由雙滑桿組成，這樣的設(shè)計(jì)用料少、簡(jiǎn)單小巧，但剛度相對(duì)較弱，只適用于小于100N·m的小扭矩工況。對(duì)于中、大扭矩工況，兩個(gè)滑桿發(fā)生反向撓曲變形，失去了水平共面性，致使安裝在滑塊上的檔桿在水平和垂直方向上發(fā)生位置的變化，難以垂直于水平面，在受力位置處增添了三維方向的力，極大影響了扭矩儀示值的準(zhǔn)確度。

2.2 加固T型平面可調(diào)導(dǎo)軌的應(yīng)用研究

加固T型平面可調(diào)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)可以有效解決雙滑桿導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的弊端，盡管此導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)用料較多，但其剛性非常好，特別適用于中、大扭矩工況。將此導(dǎo)軌固定于機(jī)架上，可調(diào)節(jié)滑塊與其微隙接觸，大幅度提高系統(tǒng)的剛性，降低擋臂機(jī)構(gòu)的撓曲變形對(duì)檢定示值的影響，而且扭矩示值越大，擋臂機(jī)構(gòu)的抗撓曲效果就會(huì)愈加明顯[1]。

3 擋臂機(jī)構(gòu)安裝形式對(duì)扭矩扳子檢定儀示值的影響分析

3.1 “臥式”扭矩扳子檢定儀

“臥式”即垂直放置扭矩傳感器，使用轉(zhuǎn)接器，使扭矩扳子頭部的方榫連接于垂直放置的扭矩傳感器，以保扭矩扳子處于水平狀態(tài)。這種“臥式”的扭矩儀雖然對(duì)擋臂機(jī)構(gòu)的安裝沒(méi)有什么高的要求，但卻無(wú)法消去扭矩扳子的重力對(duì)扭矩示值準(zhǔn)確性的影響。

3.2 “立式”扭矩扳子檢定儀

“立式”是水平放置扭矩傳感器，使用轉(zhuǎn)接器，使扭矩扳子頭部的方榫連接于水平放置的扭矩傳感器，以保扭矩扳子處于空間鉛錘狀態(tài)。這種“立式”的扭矩儀通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置的徑向軸承可以將扭矩扳子的重力作用在檢定儀機(jī)殼上，使扭矩示值更加準(zhǔn)確、可靠。

3.3 單擋桿對(duì)“立式”扭矩儀示值的影響

單檔桿的擋臂機(jī)構(gòu)在初始安裝時(shí)，扭矩傳感器沒(méi)有受扭，因此被檢扭矩扳子無(wú)法在垂直方向進(jìn)行固定。由于滑塊中心位置的單檔桿的限位，受扭矩扳子手柄和擋桿受力位置的固有直徑影響，致使扭矩扳子在受扭之后與鉛垂線(xiàn)出現(xiàn)一定角度。這個(gè)情況使扭矩傳感器有了初始扭矩，因此在檢定前，如果對(duì)扭矩傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行清零，那么檢定結(jié)果必定不準(zhǔn)確；若不清零則不符合檢定規(guī)程的要求，檢定的結(jié)果也不可信[2]。

3.4 自適應(yīng)雙擋桿結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究

自適應(yīng)雙擋桿結(jié)構(gòu)能夠使扭矩扳子在安裝之后可以保持鉛錘狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生初始扭矩，而且在檢定中，只在手柄的受力位置受到與中軸線(xiàn)垂直和扭矩傳感器受扭面平行的力，這種雙檔桿結(jié)構(gòu)符合檢定規(guī)程的要求，可以在很大程度上提高了扭矩示值的準(zhǔn)確性。

4 自適應(yīng)雙擋桿擋臂機(jī)構(gòu)對(duì)“立式”扭矩扳子檢定儀的示值驗(yàn)證

4.1 普通扭矩扳子在單擋桿、雙擋桿擋臂機(jī)構(gòu)上的校準(zhǔn)結(jié)果比較

分析表1數(shù)據(jù)可得，單擋桿在示值誤差和重復(fù)性的指標(biāo)上明顯比雙檔桿的大很多，表明初始扭矩引入了較大的系統(tǒng)誤差[3]。

表1 扭矩扳子同一扭矩點(diǎn)分別在單擋桿擋臂機(jī)構(gòu)和雙擋桿擋臂機(jī)構(gòu)上的校準(zhǔn)結(jié)果

4.2 以標(biāo)準(zhǔn)扭矩扳子與扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)作為標(biāo)準(zhǔn)器的結(jié)果比對(duì)

表2 扭矩儀同一扭矩點(diǎn)分別用標(biāo)準(zhǔn)扭矩扳子和扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的校準(zhǔn)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，擋臂機(jī)構(gòu)決定著扭矩儀系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，理想的擋臂機(jī)構(gòu)可以令扭矩儀的綜合準(zhǔn)確度近乎于扭矩傳感器自身的準(zhǔn)確度，同時(shí)自適應(yīng)雙擋桿擋臂機(jī)構(gòu)的“立式”扭矩儀又能降低扭矩扳子自重帶來(lái)的不確定性，其具有極高的應(yīng)用價(jià)值。