《數(shù)字式扭矩倍增器校準規(guī)范》公示件

數(shù)字式扭矩倍增器校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于數(shù)字式扭矩倍增器（以下簡稱倍增器）的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件：JJG557-2011標準扭矩儀JJG1146-2017工作扭矩儀JJF1115-2004光電軸角編碼器校準規(guī)范凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。3術(shù)語額定扭矩值ratedtorquevalue倍增器輸出端可以測量的最大扭矩值。4概述倍增器主要由加載機構(gòu)、輸入端、棘爪、輸出端、反作用力臂、通信線纜和顯示器組成，結(jié)構(gòu)示意見圖1。圖1倍增器結(jié)構(gòu)示意圖1.驅(qū)動器；2.輸入端；3.棘爪；4.輸出端；5.驅(qū)動扳手；6.通信線纜；7.顯示控制器；8.反作用力臂倍增器是利用齒輪組合實現(xiàn)扭矩值的倍增輸出，輸出端通常配有扭矩傳感器，其輸出的電信號由信號處理單元處理后在顯示器上直接顯示扭矩值。同時，倍增器內(nèi)部裝有角度編碼器，實現(xiàn)輸出端的角度測量。倍增器主要用于緊固主軸承螺母、連接螺母和其他扭矩渦輪機等。5計量特性5.1扭矩示值誤差5.2扭矩回零差5.3扭矩重復(fù)性5.4角度示值誤差注：以上計量特性可參考倍增器生產(chǎn)廠家技術(shù)要求進行校準。6校準條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度：（20±10）℃。6.1.2相對濕度：≤85%。6.1.3其他：周圍無影響測量的機械振動、沖擊、電磁場或其他干擾源。6.2測量標準及其他設(shè)備測量標準及其他設(shè)備見表1。表1測量標準及其他設(shè)備序號名稱技術(shù)要求1扭矩儀最大允許誤差絕對值應(yīng)不大于被校倍增器扭矩最大允許誤差絕對值的1/32角度編碼器最大允許誤差絕對值應(yīng)不大于被校倍增器角度最大允許誤差絕對值的1/33其他設(shè)備加載裝置和校準支架7校準項目和校準方法7.1校準項目校準項目見表2。表2校準項目序號校準項目1扭矩示值誤差2扭矩回零差3扭矩重復(fù)性4角度示值誤差7.2校準方法7.2.1校準前準備用目測的方法檢查倍增器的外觀和標志等。倍增器應(yīng)有銘牌，上面標明產(chǎn)品名稱、型號、額定扭矩值、制造廠名稱或商標、出廠編號等信息。觀察倍增器及其附件表面不應(yīng)有影響使用的裂紋、損傷、銹蝕及其他缺陷。校準前，倍增器需要在校準條件下放置足夠長的時間，保證其溫度與和測量標準的溫度相同并穩(wěn)定，達到熱平衡，放置的時間一般不少于4h。棘爪在不施加扭矩時能自由活動，反作用力臂以及其他附件牢固可靠。倍增器需開機預(yù)熱，一般不少于30min。7.2.2扭矩示值將倍增器與扭矩儀連接，減小彎矩和側(cè)向力等寄生分量的影響。倍增器顯示器具有“峰值”和“跟蹤”模式，校準時在“跟蹤”模式下進行。緩慢平穩(wěn)施加扭矩，避免產(chǎn)生過沖。扭矩示值校準范圍一般在額定扭矩值的5%～95%，校準點不少于5點，各點均勻分布，或可根據(jù)用戶的需要選定校準點。選擇順時針方向進行校準，校準前加載到校準范圍上限后卸載至零負荷完成順時針方向的預(yù)載，預(yù)載的保持時間不少于30s。將扭矩儀和倍增器進行清零操作，記錄下倍增器零點示值，按照選定的校準點以遞增順序逐級平穩(wěn)施加扭矩。當扭矩儀的示值達到第i個校準點時，記錄倍增器的示值。在完成所有校準點后，緩慢平穩(wěn)地卸除系統(tǒng)扭矩，在完全卸除后約30s記錄下此時倍增器零點示值。按上述步驟再進行兩次加載，完成順時針方向的校準。扭矩示值誤差、回零差和重復(fù)性分別按式（1）、（2）、（3）計算。（1）式中：——第i個扭矩校準點的扭矩示值誤差，Nm；——第i個扭矩校準點三次測量示值平均值，Nm；（2）式中：——扭矩回零差，%；——第y次測量卸除扭矩后倍增器示值，Nm；——第y次測量施加扭矩前倍增器示值，Nm；——倍增器的額定扭矩值，Nm。（3）式中：——第i個扭矩校準點的扭矩重復(fù)性，%；——第i個扭矩校準點三次測量值中的最大值，Nm；——第i個扭矩校準點三次測量值中的最小值，Nm。對需要進行兩個方向校準的倍增器，在完成順時針方向校準后，按上述方法進行逆時針校準。7.2.3角度示值將倍增器與角度編碼器同軸連接。選取90°、180°、270°、360°為校準點，或可根據(jù)用戶的需要選定。將倍增器與角度編碼器同時置零后，驅(qū)動倍增器在順時針方向無載荷狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，當角度編碼器的示值達到第j個校準點時，記錄倍增器的示值。按上述步驟再進行兩次旋轉(zhuǎn)，完成順時針方向的校準。角度示值誤差按式（4）計算。（4）式中：——第j個角度校準點的角度示值誤差，°；——第j個角度校準點三次測量示值平均值，°；——第j個角度校準點角度編碼器示值，°。對需要進行兩個方向校準的倍增器，在完成順時針方向校準后，按上述方法進行逆時針校準。8校準結(jié)果表達經(jīng)校準的倍增器出具校準證書，給出校準結(jié)果以及校準不確定度。校準原始記錄格式見附錄A（推薦性），校準證書內(nèi)頁格式見附錄B（推薦性）。9復(fù)校時間間隔由于復(fù)校時間間隔的長短是由倍增器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定，因此使用單位可根據(jù)實際使用情況決定復(fù)校時間間隔，建議復(fù)校時間間隔一般不超過6個月。。附錄A數(shù)字式扭矩倍增器校準記錄格式（推薦性）委托單位證書編號制造廠器具名稱型號規(guī)格校準地點出廠編號溫度技術(shù)依據(jù)相對濕度校準人員核驗人員校準日期備注校準使用的計量標準器標準器名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差證書編號及有效期1扭矩示值加載方向：順時針標準扭矩值/Nm測量值/Nm示值誤差/NmU（k=2）/Nm重復(fù)性/%123平均值回零差：%FS加載方向：逆時針標準扭矩值/Nm測量值/Nm示值誤差/NmU（k=2）/Nm重復(fù)性/%123平均值回零差：%FS2角度示值加載方向：順時針標準角度值測量值示值誤差U（k=2）123平均值90°180°270°360°加載方向：逆時針標準角度值測量值示值誤差U（k=2）123平均值90°180°270°360°

附錄B校準結(jié)果一、扭矩示值加載方向：順時針標準扭矩值/Nm測量值/Nm示值誤差/NmU（k=2）/Nm重復(fù)性/%回零差：%FS加載方向：逆時針標準扭矩值/校準結(jié)果一、扭矩示值加載方向：順時針標準扭矩值/Nm測量值/Nm示值誤差/NmU（k=2）/Nm重復(fù)性/%回零差：%FS加載方向：逆時針標準扭矩值/Nm測量值/Nm示值誤差/NmU（k=2）/Nm重復(fù)性/%回零差：%FS校準結(jié)果二校準結(jié)果二、角度示值加載方向：順時針標準角度值測量值示值誤差U（k=2）90°180°270°360°加載方向：逆時針標準角度值測量值示值誤差U（k=2）90°180°270°360°附錄C數(shù)字式扭矩倍增器扭矩示值誤差測量結(jié)果不確定度評定示例C.1概述C.1.1被校儀器：數(shù)字式扭矩倍增器，校準點：2000Nm，允許誤差：±50Nm。C.1.2測量標準：扭矩儀，準確度等級：0.3級。C.1.3環(huán)境條件：環(huán)境溫度：19.0℃；相對濕度：42%。C.1.4測量方法：將扭矩儀與被校準倍增器輸出端連接，通過對輸入端加載，比較輸出端的扭矩值與扭矩儀的數(shù)值，完成校準。C.2測量模型式中：——扭矩示值誤差，Nm；——倍增器示值，Nm；——扭矩儀示值，Nm。C.3不確定度傳播律和靈敏系數(shù)各輸入量彼此獨立不相關(guān)，因此：式中：——倍增器扭矩示值誤差測量結(jié)果不確定度，Nm；——倍增器扭矩示值引入的標準不確定度，Nm；——扭矩儀示值引入的標準不確定度，Nm；靈敏系數(shù)：=1，=-1C.4標準不確定度分量評定C.4.1由倍增器扭矩示值引入的標準不確定度C.4.1.1由扭矩重復(fù)性引入的標準不確定度在2000Nm校準點三次的測量數(shù)據(jù)分別為2002Nm、2004Nm、2004Nm，平均值為2004Nm。采用極差法，最大值與最小值之差為2Nm，則：=0.7NmC.4.1.2由倍增器的分辨力引入的標準不確定度倍增器的分辨力為2Nm,服從均勻分布，，則：=0.6Nm為了避免重復(fù)計算，重復(fù)性引入的標準不確定度和分辨力引入的標準不確定度取較大值作為倍增器扭矩示值引入的標準不確定度,則：=0.7NmC.4.2由扭矩儀引入的標準不確定度扭矩儀的最大允許誤差為±0.3%，服從均勻分布，，則：=3.5NmC.5不確定度分量匯總表表C.1不確定度分量匯總表不確定度分量不確定度來源標準不確定度靈敏系數(shù)ci倍增器示值0.7Nm0.7Nm扭矩儀3.5Nm3.5NmC.6合成標準不確定度=3.6NmC.7擴展不確定度取包含因子k=2，則擴展不確定度為：8Nm

附錄D數(shù)字式扭矩倍增器角度示值誤差測量結(jié)果不確定度評定示例D.1概述D.1.1被校儀器：數(shù)字式扭矩倍增器，允許誤差：±1°。D.1.2測量標準：角度編碼器，最大允許誤差：±5"。D.1.3環(huán)境條件：環(huán)境溫度：19.0℃；相對濕度：42%。D.1.4測量方法：將角度編碼器與被校準倍增器輸出端連接，通過對輸入端加載，比較輸出端的角度值與角度編碼器的數(shù)值，完成校準。D.2測量模型式中：——角度示值誤差，'；——倍增器示值，'；——角度編碼器示值，'。D.3不確定度傳播律和靈敏系數(shù)各輸入量彼此獨立不相關(guān)，因此：式中：——倍增器角度示值誤差測量結(jié)果不確定度，'；——倍增器角度示值引入的標準不確定度，'；——角度編碼器示值引入的標準不確定度，'；靈敏系數(shù)：=1，=-1D.4標準不確定度分量評定D.4.1由倍增器角度示值引入的標準不確定度D.4.1.1由角度重復(fù)性引入的標準不確定度以180°校準點為例，三次的測量數(shù)據(jù)為179°54',179°51',179°55'，采用極差法，最大值與最小值之差為4'，則：=1.4'D.4.1.2由倍增器的分辨力引入的標準不確定度倍增器的分辨力為1',服從均勻分布，，則：=0.3'為了避免重復(fù)計算，重復(fù)性引入的標準不確定度和分辨力引入的標準不確定度取較大值作為倍增器角度示值引入的