JJG797-2013《扭矩扳子检定仪检定规程》解读

JJG797-2013《扭矩扳子检定仪检定规程》解读

时间:2020-10-19 16:17:47
 中国计量科学研究院 孟峰
一、修订背景
随着扭矩扳子应用的推广与普及,扭矩扳子检定仪作为保障扭矩扳子量值准确的计量标准器也被大量应用。目前,市场上各类扭矩扳子检定仪样式和数目繁多,包括国外进口的、国产的,质量参差不齐。JJG797-1992 《扭矩扳子检定仪检定规程》(以下简称"旧规程")制定于1992年,规定使用扭矩标准机及杠杆硅码进行检定。但是随着应用越来越多,问题也随之出现,旧规程中两种方法的检定结果就存在一定差别,特别是针对0.3级扭矩扳子检定仪进行检定时,两种方法的检定结果甚至会出现矛盾。这主要是因为两种方法对被检扭矩传感器的施加载荷方式不同造成的。使用扭矩标准机是对被检扭矩传感器施加纯扭矩载荷,没有其他附加载荷,而杠杆硅码方式对扭矩传感器除了施加扭矩载荷外还附加了一个弯矩载荷,从而造成检定结果不同。在此背景下对旧规程进行修订十分必要。
经过多方的努力, JJG797- 2013《扭矩扳子检定仪检定规程》 (以下简称"新规程" )由国家质检总局于2013年4月27日发布并自2013年10月27日起实施。
二、主要修订内容
本次修订针对检定方法及检定用标准器都作了较大修改,第一取消了扭矩标准机进行检定的方法;第二增加了标准扭矩扳子检定方法。同时对标准扭矩扳子检定方法进行了详细规定。下面主要从3个方面进行说明。
1.增加了新的名词术语
(1)标准扭矩扳子
新规程中定义为准确度高并且用来对扭矩扳子检定仪进行量值传递的扭矩扳子。
(2)平均力臂长度
新规程中定义为在某一量程内,扭矩扳子臂长平均长度。这个长度是一个统计长度,是根据市面上不同厂家规格的扭矩扳手统计而来的。
(3)最短力臂长度
新规程中定义为在某一量程内,扭矩扳子臂长最短长度。与平均力臂长度一样为统计值。
2.取消了扭矩标准机检定方法
旧规程中规定可以使用扭矩标准机进行检定,方法是将扭矩传感器从扭矩扳子检定仪上拆下来,安装在扭矩标准机上进行检测。在这种状态下扭矩传感器所受的载荷只有扭矩载荷,而纯扭矩状态与扳子检定仪使用状态不一致,这个不一致就会造成纯扭矩载荷下检定数据与有附加弯矩载荷情况下数据的偏差,特别是对于0.3级扭矩扳子检定仪来说尤为重要。根据实验验证,出现了0.3%的扭矩扳子检定仪在扭矩标准机进行检定和在标准扭矩扳子进行检定时,其示值误差结果之间大于0.5%的情况。因此,这次修订取消了扭矩标准机进行纯扭矩状态的检定,而采用更为科学合理的标准扭矩扳子方法。
3.增加了标准扭矩扳子检定方法
使用标准扭矩扳子对扭矩扳子检定仪进行整体检定,可以考核扭短扳子检定仪在不同受力点位置下的示值复现性,可以考核扭矩扳子检定仪连接件带来的影响,可以考核扭矩扳子检定仪整体加载性能。真正做到了对扭矩扳子检定仪进行整体全面的考核,使检定过程更加科学合理。
4.新增检定项目
(1)增加不同力臂下的复现性
实际上,由于扭矩扳子检定仪在检定扭矩扳子时,其标准传感器除了受扭矩载荷外,还承受一个侧向力载荷。该侧向力施加到传感器上产生一个弯矩,并对传感器的输出造成影响,这个影响随着扭矩大小和扳子力臂长度的不同而不同。如果传感器抗偏载性能好或者扭矩扳子检定仪系统抗偏载性能好就能够抵消这个影响,而如果传感器抗偏载性能差,扭矩扳子检定仪系统又无法抵消该偏载影响,那在不同臂长下其测量值就元法保证准确可靠。而进行扭矩扳子检定时会遇到不同厂家、不同型号的各类扭矩扳子,其长短各不相同,在相同扭矩值时扳子力臂短带来的侧向力比力臂长的扳子大,相应的弯矩也就大,所以在检测同一扭矩值时不同长度扳手对标准传感器带来的影响也就不同。
要保证扭矩扳子检定仪在不同的受力位置检定出来的数据都准确可靠,就需要考核扭矩扳子检定仪在同一扭矩值下,改变受力位置时输出扭矩值的复现性。在检定过程中改变受力位置,计算不同力臂下的复现性也就考核了扭矩扳子检定仪在不同弯矩负载下的复现性。
(2)增加平均力臂下的复现性指标检验
新规程增加了在平均力臂长度下的示值复现性的检验。检验方法是在进行完两遍加载后,将标准扭矩扳子重新安装,并把连接方榫转过45°或者90°。对示值进行复现性计算,这样就考核了扳子检定仪连接部分带来的影响。
三、检定中应注意的问题
1. 需要检定整机
扭矩扳子检定仪的检定不应只是扭矩传感器和仪表的检定,而应该是整体装置的检定,因为在检定过程中发现除了上面提到的单独检定传感器与实际使用状态不符外,还有的扭矩扳子检定仪实际加载能力与其配备的传感器量程不符。例如,某些扭矩扳子检定仪配备一系列传感器最大可以到3000Nm,实际加载能力也就是1500Nm,这样的扭矩扳子检定仪当只送检传感器与仪表时就无法考核其实际加载能力。所以对扭矩扳子检定仪整体进行检定,保证检定状态与使用状态一致,可以综合评价扭矩扳子检定仪状态,包括加载性能、连接件影响和传感器抗偏载能力。特别是对0.3级扭矩扳子检定仪,这些影响因素非常重要。
2.检定过程与步骤
根据新规程规定,扭矩扳子检定仪级别不同,其检定步骤也有所不同。
(1)检定0.3级、0.5级扭矩扳子检定仪时,首先将受力点调整至该量程段平均力臂长度位置进行3次预载,每次在额定负荷处保持30s~1min 。每次预负荷被完全卸除后,等待回零至少30s ,检查指示装置的回零情况,根据需要可重新调整零点。检定的初级负荷一般为额定负荷的20% ,检定点应尽量均匀分布, 一般不少于5点。按负荷递增顺序逐点进行检定,在每级负荷加到后, 保持一定时间(通常取30s),记录读数值,直到额定负荷。根据送检单位的要求,需要进行回程检定的扭矩仪按负荷递减顺序逐点进行回程值检定,直至退回零负荷。至少保持30s后读取零点读数值。需要时,可重新调整指示装置的零点。接加载步骤连续加载3遍(如需进行回程检定,只需在第一遍加荷时进行回程值检定)。然后重新安装标准扳子,如方桦可调则将方桦方位调整后,再接加载步骤加载一遍。最后将标准扳子受力点调整至最短力臂长度处,再按加载步骤加载一次。
(2)检定1.0级与2.0级扭矩扳子检定仪时,步骤相对简单,按照新规程检定即可。
3.平均力臂和最短力臂的选择
根据新规程中平均力臂和最短力臂的定义,参考德国DKD R-3 -8标准中进行的统计,在新规程附录D中给出典型臂长图示及参考臂长表。
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