賈小俊

大同市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測試所 山西大同 037000

眾所周知，扭矩儀是測量扭矩扳子、螺栓、扭轉(zhuǎn)部件等扭矩值的測量儀器，主要由扭矩傳感器和顯示儀表等部件構(gòu)成。一般的扭矩儀都是以扭矩作為量值在儀表上顯示出來，但有小部分的扭矩儀是以電壓、頻率等參數(shù)作為量值在儀表上顯示，主要原因可能是以扭矩量值作為整套測量裝置的參數(shù)之一參與計(jì)算；或避免經(jīng)過換算導(dǎo)致精度和分辨力下降，故以原始數(shù)據(jù)作為量值在儀表上顯示。被檢的扭矩量值的扭矩儀由于單位不是扭矩值，與標(biāo)準(zhǔn)器儀表的顯示值單位不一樣，所以無法計(jì)算示值誤差，以內(nèi)插誤差來代替。內(nèi)插誤差表示的是用校準(zhǔn)方程的計(jì)算值與被檢儀表的測得值之間的偏離程度，校準(zhǔn)方程是利用測得的一組數(shù)據(jù)擬合出來的線性方程，表示的是扭矩量值與扭矩值之間的關(guān)系。在評定不確定度時(shí)也與示值誤差的不確定度不同，應(yīng)評定其內(nèi)插誤差的不確定度。本文依據(jù)《扭矩扳子》檢定規(guī)程，結(jié)合工作實(shí)踐，對扭矩量值的扭矩儀進(jìn)行不確定度進(jìn)行評定。

1 影響扭矩扳子準(zhǔn)確性的因素

影響扭矩扳子準(zhǔn)確性的因素主要涉及到以下兩個(gè)方面內(nèi)容：首先是操作人員專業(yè)性。操作人員專業(yè)水平也會影響扭矩扳子的準(zhǔn)確性，操作人員對于扭矩扳子了解程度會直接影響操作取值，如扭緊速度以及施力角度等[1]。施力角度過大，單邊摩擦?xí)S之增大，變速或沖擊加力會使取值出現(xiàn)波動，所以應(yīng)控制施力角度并避免變速施力以及沖擊施力，并且連接螺紋緊固件時(shí)要明確初始預(yù)緊力要求，按照裝配工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，制定合適的扭緊方法，加強(qiáng)力度控制。其次是讀數(shù)影響。

2 扭矩扳子檢定裝置測量不確定度的評定

2.1 驅(qū)動半軸扭矩測試應(yīng)變片布置

扭矩扳子檢定裝置測量不確定度的評定之一是驅(qū)動半軸扭矩測試應(yīng)變片布置。根據(jù)半浮式驅(qū)動半軸的受力分析可知，半軸在工作當(dāng)中主要承擔(dān)繞著軸線的扭矩，以及由于半浮式結(jié)構(gòu)布置額外承擔(dān)的彎矩、軸向力。由于只關(guān)心扭矩信號，因此選擇的應(yīng)變測量橋路需要具有消除彎矩、軸向力影響的功能[2]。應(yīng)變測試中常用于扭矩測試的惠斯通直流電橋的有半橋和全橋，為了實(shí)現(xiàn)消除彎矩以及軸向力的影響，而半橋不能完全實(shí)現(xiàn)消除彎矩以及軸向力的影響，因此需要選擇全橋作為測試橋路根據(jù)圓軸受扭矩作用時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)分析可得，在圓軸表面的主應(yīng)力方向與軸向方向呈±45°，因此沿此方向布置應(yīng)變片測量應(yīng)變。在驅(qū)動半軸上布置應(yīng)變片的方案，一共布置4 片應(yīng)變片，分別為Straingauge1 到4，對稱布置。

2.2 讓傳感器和扭矩扳子之間存在一定縫隙

扭矩扳子檢定裝置測量不確定度的評定之二是讓傳感器和扭矩扳子之間存在一定縫隙。為避免傳感器受力狀態(tài)差導(dǎo)致的誤差，需要讓傳感器和扭矩扳子之間存在一定縫隙，在扭矩扳子受力時(shí)，傳感器和扳手方頭之間并不是同一個(gè)軸心，顯示扭矩值是扳手示值扭矩以及側(cè)向扭矩，四方孔以及套頭摩擦力矩和。因此，減小扳頭和四方孔間隙，使用摩擦力更低的轉(zhuǎn)接頭，讓輸出扭矩值更加準(zhǔn)確。

2.3 扭矩板子在使用或檢定時(shí)，加載速度有效合理控制

扭矩扳子檢定裝置測量不確定度的評定之三是扭矩板子在使用或檢定時(shí)，加載速度有效合理控制。扭矩板子在使用或檢定時(shí)，加載速度不能過快，應(yīng)該緩慢勻速加載，這個(gè)速度應(yīng)控制在550r/min 以下。同時(shí)，這個(gè)速度是扭矩板子檢定儀電機(jī)軸的加載速度，折算成實(shí)際輸出端的速度應(yīng)為（按角速度）=360×（550/2400）=82 度/ 分鐘，此速度就是我們使用扭矩扳子加載時(shí)的上限速度。就此給出扭矩扳子在使用和檢定時(shí)的建議：

（1）扭矩扳子在使用中，首先要根據(jù)測量產(chǎn)品的要求選取適中量程，所測扭力值不可小于扭矩扳子量程的百分之二十。

（2）使用扭矩扳子旋緊螺栓時(shí)應(yīng)均勻使力，切記不得用力過猛。

（3）使用大規(guī)格扭矩扳子時(shí)，需外加接長套桿，有時(shí)候需要2 個(gè)人操作，此時(shí)更應(yīng)注意不可用力過猛。

（4）如長期不用，調(diào)節(jié)標(biāo)尺刻線應(yīng)退至扭矩最小數(shù)值，避免彈性元件疲勞，導(dǎo)致扭矩值不準(zhǔn)確。

（5）在檢定扭矩扳子時(shí)，角速度應(yīng)該控制在82rad/min 以下[3]。

2.4 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

扭矩扳子檢定裝置測量不確定度的評定之四是輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定。輸入量M 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1（按A 類方法評定）。某裝置配置了5 個(gè)不同量程的傳感器，用本套標(biāo)準(zhǔn)分別對不同量程的數(shù)顯扭矩扳子在相同條件下進(jìn)行6 次重復(fù)測量，測量點(diǎn)分別為0.4N·m、2N·m、30N·m、100N·m、500N·m， 按如下公式進(jìn)行計(jì)算各測量點(diǎn)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

3 結(jié)語

總而言之，測量不確定度作為一種重要概念，能夠?qū)z測質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，在本文的研究評定中，根據(jù)扭矩扳子檢定規(guī)程，對各個(gè)變量的不確定度進(jìn)行了分析，并對合成不確定度和擴(kuò)展不確定度進(jìn)行了計(jì)算，從而為相同類型的扭矩扳子檢定裝置不確定度的測量與評定提供了的參考根據(jù)。