电动、气动扭矩扳子校准规范

1本规范适用于电动扭矩扳子、气动扭矩扳子、螺栓拧紧机等的校准。本规范不适用于冲击式扳子的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：GB/T5621—2008凿岩机械与气动工具性能试验方法GB/T16823.2螺纹紧固件紧固通则GB/T16823.3—2010紧固件扭矩—夹紧力试验GB/T26547—2011螺纹紧固件用回转式工具性能试验方法凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3.1螺栓螺母扭矩连接模拟器experimentalthreadedjoint校准中模拟不同螺纹连接状态，起缓冲作用的连接器(以下简称模拟器)。模拟器包括高扭矩率和低扭矩率模拟器。3.2高扭矩率hightorquerate扭矩从试验扭矩级的10%到100%,相对应的角位移不大于27°。3.3低扭矩率lowtorquerate扭矩从试验扭矩级的10%到100%,相对应的角位移不小于650°。3.4紧固扭矩tighteningtorque为达到规定预紧力拧紧螺栓或螺母所需要的力矩。电动、气动扭矩扳子(以下简称扭矩扳子)是能够输出设定扭矩的拧紧螺栓紧固件用回转式动力工具，由马达、扭矩控制机构、扭矩输出机构等部分组成，使用的动力能源一般为电能驱动和空气动能驱动，输出扭矩的控制方法采用有离合器、电流、气压等几种形式。常见的种类有机械式-气动定扭扳子、离合器式-气动定扭扳子、电流型定扭电动扳子和电动螺栓拧紧机等。5.1高扭矩率示值相对误差5.2高扭矩率示值重复性5.3低扭矩率示值相对误差25.4低扭矩率示值重复性5.5内插误差6.1环境条件6.1.1环境温度：(10～35)℃。6.1.2相对湿度：≤85%,6.1.3工作电源的电压波动不超过额定电压的±10%。6.1.4周围无影响校准结果的震源、电磁干扰和腐蚀性介质。6.1.5气动扭矩扳子进气要求6.1.5.1气动扭矩扳子气压和气流量应符合制造厂的说明书要求。6.1.5.2气动扭扳子空转时，进气压力不应小于额定压力的98%。6.1.5.3在接近设定扭矩值时，进气压力应在额定压力的(100±1)%范围内。6.1.6充电式电动扭矩扳子的电压和电流应符合使用要求。6.2测量标准及其他设备6.2.1扭矩仪：扭矩测量采用回转式扭矩传感器，显示仪表能显示峰值，采样频率不小于500Hz;扭矩仪的示值扩展不确定度不大于被校扭矩扳子示值的扩展6.2.2模拟器6.2.2.1高扭矩率模拟器：工作范围为扭矩标称值的(5～100)%;扭矩标称值的10%到100%扭矩范围角度转动不大于27°;扭紧扭矩与转动角度相关曲线的直线度优于±2%FS;滑动期间的摩擦载荷不应超过扭矩标称值的5%。6.2.2.2低扭矩率模拟器：工作范围为扭矩标称值的(5～100)%;扭矩标称值的10%到100%扭矩范围角度转动不小于650°;扭紧扭矩与转动角度相关曲线的直线度优于士10%FS;滑动期间的摩擦载荷不应超过扭矩标称值的5%。7校准项目和校准方法7.1校准项目扭矩扳子的校准项目见表1。校准项目以扭矩量值显示的扭矩扳子非扭矩量值显示的扭矩扳子高扭矩率示值相对误差十 2高扭矩率示值重复性十十3十4十十5内插误差 十注：表中“十”表示可校准项目，“—”表示不校准项目37.2校准方法7.2.1校准点选择扭矩扳子的校准按照用户要求选取校准点。用户无明确要求时，在测量范围内选取包括最大值和最小值3个点。7.2.2模拟器安装根据扭矩扳子的校准点和紧固的旋转方向选择相应的高扭矩率模拟器、低扭矩率模拟器，将其稳固地安装在工作台上。7.2.3动力源检查7.2.3.1气动扭矩扳子应保证连接到气动扭矩扳子进气口上软管3m处的进气压力保持在(0.615～0.645)MPa,并检查气源应符合6.1.5要求。7.2.3.2充电式电动扭矩扳子应符合6.1.6要求。7.2.3扭矩示值的校准7.2.3.1预加扭矩将模拟器、扭矩传感器、扭矩扳子依次连接起来，并且保证它们的同轴性，将扭矩仪示值置零，施加扭矩到校准点的最大值。按照以上操作进行3次预加扭矩。7.2.3.2施加扭矩卸除模拟器紧固扭矩，静置模拟器30s后，根据选择的各个校准点，保持扭矩扳子稳定，分别在高、低扭矩率模拟器上施加扭矩，施加扭矩过程中记录扭矩仪的示值依次重复10次。7.2.4高扭矩率示值相对误差高扭矩率示值相对误差按式(1),(2)计算：T——使用高扭矩率模拟器时，第j个校准点扭矩仪示值的算术平均值，Nm;THj——使用高扭矩率模拟器时，第j个校准点第i次校准的扭矩仪示值，Nm;δH;——使用高扭矩率模拟器时，第j个校准点的示值相对误差，%T;——第j个校准点的扭矩扳子设定值，Nm。7.2.5高扭矩率示值重复性高扭矩率示值重复性按照公式(3)计算：Thjmax——使用高扭矩率模拟器时，第j个校准点扭矩仪的最大扭矩示值，Nm;THimin——使用高扭矩率模拟器时，第j个校准点扭矩仪的最小扭矩示值，Nm;T₁——使用高扭矩率模拟器时，第j个校准点扭矩仪示值的算术平均值，Nm;4R——使用高扭矩率模拟器时，第j个校准点的示值重复性，%。低扭矩率示值相对误差按式(4),(5)计算式中：T使用低扭矩率模拟器时，第jTtj——使用低扭矩率模拟器时，第jδi₃——使用低扭矩率模拟器时，第j个校准点的示值相对误差，%;低扭矩率示值重复性按照公式(6)计算T₁jimx——使用低扭矩率模拟器时，第jTt;imn——使用低扭矩率模拟器时，第j Ti;——使用低扭矩率模拟器时，第jR₁;——使用低扭矩率模拟器时，第j内插误差按照公式(7)计算：I;第j个校准点的内插误差，%;Ts按照校准方程求出与第j个校准点校准结果算术平均值相对应的理论2)实验室名称和地址；3)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识；4)送校单位的名称和地址；5)被校对象的描述和明确标识；56)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的7)对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号8)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明9)校准环境的描述；10)校准结果及其测量不确定度；11)校准证书签发人的签名、职务或等效标识，以及签发日期。9复校时间间隔校准时间间隔由用户根据使用情况自行确定，建议复校间隔不超过半年。6附录A电动、气动扭矩扳子示值误差校准不确定度评定方法和示例A.1.1校准依据JJF1610—2017《电动、气动扭矩扳子校准规范》。A.1.2环境条件室温(10～35)℃,A.1.3测量标准扭矩仪，扩展不确定度：Ubrel,k=2。A.1.4被测对象电动、气动扭矩扳子。A.1.5测量过程A.1.5.1在规定环境条件下，使用示值相对允差δ的扭矩仪测量电动、气动扭矩扳子在设定扭矩值T,下扭紧高扭矩率模拟器时输出的扭矩量值，该过程重复进行n次，以n次测量值Tj;(i=1,2,…,n)的算术平均值作为电动、气动扭矩扳子的输出扭矩值Tn;;A.1.5.2在规定环境条件下，使用示值相对允差δb的扭矩仪测量电动、气动扭矩扳子在设定扭矩值T;下扭紧低扭矩率模拟器时输出的扭矩量值，该过程重复进行n次，以n次测量值Tt;;(i=1,2,…,n)的算术平均值作为电动、气动扭矩扳子的输出扭矩值Tl;。A.1.6评定结果的使用符合上述条件的电动扭矩扳子，一般可直接使用本不确定度评定方法导出的公式计算校准结果的扩展不确定度。A.2测量模型A.2.1高扭矩率示值相对误差：A.2.2低扭矩率示值相对误差：A.3不确定度来源a)扭矩仪引入的不确定度分量ub;b)由于各种随机因素影响导致的测量重复性引入的不确定度分量uR(包括扭矩扳7子复现设定值的重复性、峰值记录时扭矩值不确定性、气压源的波动、测量过程中扭矩扳子的温度影响、扭矩仪与扭矩扳子连接的附加响应等)。A.4标准不确定度的评定A.4.1高扭矩率示值相对误差的标准不确定度评定A.4.1.1扭矩仪引入的标准不确定度分量u,评定已知扭矩仪示值相对允差δorel,按照均匀分布，则扭矩仪引入的标准不确定度为：A.4.1.2由于各种随机因素影响导致的扭矩测量重复性引入的标准不确定度分量uR评定根据实际测量的数据，使用贝塞尔公式计算出的试验标准偏差作为测量重复性引入的标准不确定度：则平均值的试验标准偏差为：A.4.2低扭矩率示值相对误差的标准不确定度评定A.4.2.1扭矩仪引入的标准不确定度分量uo评定已知扭矩仪示值相对允差δa,按照均匀分布，则扭矩仪引入的标准不确定度为：A.4.2.2由于各种随机因素影响导致的扭矩测量重复性引入的标准不确定度分量ur根据实际测量的数据，使用贝塞尔公式计算出的试验标准偏差作为测量重复性引入则平均值的试验标准偏差为：A.5合成标准不确定度的评定A.5.1高扭矩率示值相对误差的合成标准不确定度评定根据公式(A.1)得灵敏系数为：8则高扭矩率示值相对误差的合成标准不确定度为：A.5.2低扭矩率示值相对误差的不确定度评定根据公式(2)得灵敏系数为：则低扭矩率示值相对误差的合成标准不确定度为：A.6扩展不确定度的评定A.6.1高扭矩率示值相对误差的扩展不确定度为：Uh=ku.(δn),k=2A.6.2低扭矩率示值相对误差的扩展不确定度为U₁=ku(ài),k=2A.7不确定度评定举例A.7.1电动扭矩扳子不确定度评定举例A.7.1.1计量标准名称：扭矩仪；测量范围：(5～100)Nm;准确度等级1.0级。A.7.1.2辅助设备高扭矩率模拟器；低扭矩率模拟器。A.7.1.3测量对象电动扭矩扳子，预置扭矩：20Nm。A.7.1.4动力源检查测量确认工作电源的电压为220V,波动小于1%,满足校准条件要求。A.7.1.5测量过程及数据将设定值为20Nm的电动扭矩扳子按照本规范的校准方法，得到校准数据，具体见表A.1和表A.2。9实验标准差实验标准差A.7.1.6标准不确定度评定A.7.1.6.1已知扭矩仪在测量电动扭矩扳子时的扩展不确定度为：Uoe=1.0%,A.7.1.6.2测量重复性引入的标准不确定度分量按照实验标准偏差分别按照公式(A.4)、(A.5)、(A.7)、(A.8)计算，具体结果见表A.1和表A.2。A.7.1.7根据公式(A.1)、(A.2)则灵敏系数为：A.7.1.8标准合成不确定度评定各不确定度分量和灵敏系数等具体数据见表A.3。扭矩仪示值不准确ubr.一0.048(Nm)-1根据表A.3中的数据，代入式(A.11)和(A.14),分别计算得：扩展不确定度评定高扭矩率示值相对误差的扩展不确定度为低扭矩率示值相对误差的扩展不确定度为：A.7.2气动扭矩扳子不确定度评定举例A.7.2.1计量标准名称：扭矩仪；测量范围：(5～100)Nm;准确度等级1.0级。A.7.2.2辅助设备高扭矩率模拟器；低扭矩率模拟器。A.7.2.3测量对象气动扭矩扳子，预置扭矩：35Nm。A.7.2.4动力源检查气动扭矩扳子进气口上软管长度2.03m,进气压力设定0.630MPa,气动扭矩扳子空转时进气压力为0.626MPa,为额定压力的99.4%。在接近设定扭矩值时，进气压力为0.630MPa,为额定压力的100%。满足校准要求条件。A.7.2.5测量过程及数据将设定值为35Nm的气动扭矩扳子按照本规范的校准方法，得到校准数据，具体见表A.4和表A.5。实验标准差实验标准差标准不确定度评定已知扭矩仪在测量气动扭矩扳子时的扩展不确定度为：Uh=1.0%,A.7.2.6.2测量重复性引入的标准不确定度分量按照实验标准偏差分别按照公式(A.4)、(A.5)、(A.7)、(A.8)计算，具体结果见表A.4和表A.5。A.7.2.7根据公式(A.1)(A.2),