曲轴量表校准规范

JJF(浙)XXXX-2019

曲轴量表校准规范

1范围

本规范适用于分度值为0.01mm，测量范围（测量区间）为60mm～500mm

的曲轴量表校准。

2引用文件

本规范引用下列文件：

JJG34-2008指示表（指针式、数显式）

JJF1001-2011通用计量术语及定义

JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示

JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则

JB/T5214-2006曲轴量表

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概述

曲轴量表由表、固定测头、活动测头、接杆、重锤组成。它将活动测头的

直线位移转变为指针在刻度盘上的角位移并由度盘进行读数，主要用于测量曲

轴的变形量，常见结构如图1所示。

图1曲轴量表示意图

1─指针2─套筒3─度盘4─表圈5─表体6─固定测头7─重锤8─活动测头9─接杆

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4计量特性

4.1指针与刻度盘相互位置

4.1.1测杆在自由位置时，调整刻度盘零刻线和测杆轴线重合，指针处于零刻线

逆时针方向的30°～90°范围内。

4.1.2指针末端与刻度盘刻线方向一致，无目力可见的偏斜。

4.1.3指针末端上表面与刻度盘刻线面的距离不大于0.7mm。

4.1.4指针长度保证指针末端盖住短刻线长度的30%～80%之间。

4.1.5当转数指针指示在任意毫米整数时，长指针偏离零位不大于15个分度。

4.2指针末端宽度和刻线宽度

4.2.1指针末端宽度和刻线宽度一致。

4.2.2刻线宽度在0.15mm～0.25mm之间。

4.3测头测尖的直径和表面粗糙度

4.3.1测头测尖的直径为0.2mm，由硬质合金制成，表面粗糙度Ra为0.2µm。

4.4工作行程

曲轴量表的工作行程见表1中的规定。

表1工作行程mm

测量范围工作行程超过量不小于

60～12030.3

30.3

120～500

50.5

4.5测量力

曲轴量表的测量力见表2中的规定。

表2测量力

测量范围/mm测量力/N任意1mm测量力变化/N

60～120≥12≤1.5

120～500≥20≤3

4.6重复性

重复性应不超过0.003mm。

4.7测杆径向受力对示值影响

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测杆径向受力对示值影响量应不超过0.005mm。

4.8示值误差

曲轴量表的示值最大允许误差应不超过表3中的规定。

表3示值最大允许误差mm

示值最大允许误差

工作行程

任意0.1任意1全行程

30.0050.0100.014

50.0050.0100.016

注：由于校准无需作出合格与否的判断，因此上述计量特性要求仅供参考。

5校准条件

5.1环境条件

5.1.1校准室内温度为（20±10）℃，毎小时温度变化不大于2℃。

5.1.2校准室内相对湿度不超过80%。

5.1.3校准前，曲轴量表和校准用器具等温时间不小于2h。

5.2校准项目和校准设备

校准项目和校准设备见表4。

表4校准项目和校准设备

准确度等级或最大允许

序号校准项目设备名称误差或测量不确定度

1指针与刻度盘相互位置//

工具显微镜或MPE：±（1+L/100）μm

2指针末端宽度和刻线宽度

读数显微镜MPE：10μm

工具显微镜或MPE：±（1+L/100）μm

测头测尖的直径

3读数显微镜、MPE：10μm

表面粗糙度

表面粗糙度比较样块MPE：+12%～-17%

4工作行程//

5测量力测力仪MPE：±2.0%

6重复性刚性表架、平面工作台/

半圆柱侧块、刚性表架和带

7测杆径向受力对示值影响筋工作台/

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8示值误差光栅指示表检定仪MPE：3μm

6校准项目和校准方法

首先检查外观和各部分相互作用，确定没有影响计量特性因素后再进行

校准。

6.1指针与刻度盘相互位置

目力观察

指针末端上表面与刻度盘刻线面的距离，用目力观察。有争议时用工具

显微镜检定。校准时，采用五倍物镜，对指针上表面和刻度盘分别调焦，利

用微动升降读数装置或附加百分表分别读数。两次读数之差即为指针末端上

表面与刻度盘刻线面的距离。

6.2指针末端宽度和刻线宽度

指针末端宽度和刻线宽度用工具显微镜或读数显微镜测量，刻线宽度至少

抽测3处。

6.3测头测尖的直径和表面粗糙度

测头测尖的直径用工具显微镜或读数显微镜测量，表面粗糙度用表面粗糙

度样块进行比较。

6.4工作行程

手动试验和目力观察。

6.5测量力

用测力仪在曲轴量表工作行程的始、中、末3个位置进行校准，最大测力

值为指示表的最大测量力；最大测力值与最小测力值之差为测量力的变化。

6.6重复性

将曲轴量表活动测头的锥形测量面换成球形测头后，安装在刚性支架上，

使测头垂直于平台，在测头与平台之间放置一个半径为10mm的圆弧夹块，在

工作行程的始、中、末三个位置上，分别调整指针对准某一分度或某一数值，

移动圆弧块，5次中最大值与最小值之差为该位置上示值重复性。

6.7测杆径向受力对示值影响

将曲轴量表活动测头的锥形测头换成球形测头后，安装在刚性表架上，使

表测量杆轴线垂直于带筋工作台，在活动测头与工作台之间放置一个半径为

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10mm的半圆柱侧块（量块附件），调整曲轴量表于工作行程起始位置与侧块圆

柱面最高位置附近接触，沿侧块母线垂直方向，分别在曲轴量表的前、后、左、

右4个位置移动侧块各两次，每次侧块的最高点与指示表活动测头接触出现最

大点（转折点）时，记下读数，在8个读数中，最大值与最小值之差为测杆径

向受力对示值影响。这一校准还要在工作行程中、末两位置上进行。

6.8示值误差

校准前，首先将曲轴量表活动测头的锥形测头换成球形测头，使被校表可

靠地紧固在光栅指示表检定仪上，并使被校表测头与光栅指示表检定仪测杆测

量面接触后压缩(0.1～0.2)mm，同时调整曲轴量表，压缩测杆使被校表的指针

对准刻度盘零位，在测杆方向，每测量间隔为0.1mm，连续读取被校表的示值

直至全行程，在整个校准过程中，中途不得改变测杆的移动方向，也不应对曲

轴量表和光栅指示表检定仪作任何调整。

曲轴量表的全行程示值误差由各校准点误差的最大值与最小值之差确定。

曲轴量表各校准点的示值误差由式（1）计算：

LLcLb(1)

式中：

L—受检点的示值误差mm；

Lc—曲轴量表的示值mm；

Lb—光栅指示表检定仪的示值mm。

曲轴量表的任意0.1mm示值误差，由全行程范围内任意相邻两点误差之差

的最大值确定。

曲轴量表的任意1mm示值误差，由全行程范围内任意1mm段所得误差中

的最大值与最小值之差的最大值确定。

7校准结果表达

曲轴量表经校准后应出具校准证书，校准结果内容和格式见附录B。

8复校时间间隔

由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等

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诸因素所决定，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。

建议复校时间间隔一般不超过1年。

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附录A

曲轴量表示值误差测量不确定度评定

A.1概述

A.1.1环境条件：温度（20±10）℃，相对湿度80％。

A.1.2测量标准：光栅指示表检定仪。

A.1.3被测对象：曲轴量表

A.1.4测量过程：对分度值为0.01mm，工作行程为(0～5)mm的曲轴量表的示

值误差进行测量结果不确定度的评定，现以工作行程为5mm的曲轴量表为例

进行分析计算。

A.1.5测量方法：先将光栅指示表检定仪和曲轴量表对好零位，示值误差是全

行程上每间隔0.1mm进行校准的，光栅指示表检定仪移动校准点后，在指示表

上读取各点相应的误差值，直到工作行程的终点。由全行程测量得到的最大误

差与最小误差之差值为曲轴量表的示值误差。

A.2测量模型

（A.1）

eLcLbLcctcLbbtbLd

式中：

e——曲轴量表的示值误差，mm；

Lc——曲轴量表的示值（20℃条件下），mm；

Lb——光栅指示表检定仪的长度（20℃条件下），mm；

Ld——测力引起接触变形的长度（20℃条件下），mm；

-1

c，b——分别为曲轴量表和光栅指示表检定仪间线膨胀系数，℃；

tc，tb——分别为曲轴量表与光栅指示表检定仪偏离标准温度20℃的

值，℃。

A.3方差和灵敏度系数

由于tc和tb基本是采用同一只温度计测量而具有相关性，其数学处理过

程比较复杂，为了简化数学处理过程，需要通过如下方法将相关转化为不相关。

令=cb，t=tctb

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由公式（A.1）就得到如下示值误差的计算公式：

eL-LLtLtL

cbcccbbbd(A.2)

L-LLtLtL

cbcbcbbbd

L-LLtLtLtL

cbcccbcbbbd

取L≈Lc≈Lb，≈c≈b，t≈tc≈tb，

得eLc-LbLtLtLd(A.3)

由公式（A.3）可以看出，各变量之间彼此不相关

ee

灵敏系数：c11，c21，

LcLb

eee

c3Lt，c4L，c51，

tLd

由于各分量彼此独立，按不确定度传播律公式，其输出量估计值e的方差

为

222222222222

ucu(e)c1u1c2u2c3u3c4u4c5u5(A.4)

2222222

=u1(u2)(Lt)u3(L)u4u5

A.4不确定度来源分析

A.4.1曲轴量表重复性引入的不确定度分量u1；

A.4.2光栅指示表检定仪引入的不确定度u2；

u

A.4.3曲轴量表和光栅指示表检定仪间线胀系数引入的不确定度3；

A.4.4曲轴量表与光栅指示表检定仪间温度差引入的不确定度u4；

u

A.4.5测力引起接触变形误差引入的不确定度5。

A.5标准不确定度评定

A.5.1曲轴量表重复性引入不确定度

曲轴量表以工作行程为5mm示值为例，用光栅指示表检定仪进行测量，重

复测量10次，得到测量列：5.008mm，5.008mm，5.007mm，5.008mm，5.007

mm，5.008mm，5.008mm，5.008mm，5.008mm，5.008mm；

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由贝塞尔公式得实验标准差

n

2

(xix)

单次实验标准偏差：si10.42µm

n1

u1s0.42µm。

A.5.2由光栅指示表检定仪引入的不确定度u2

光栅指示表检定仪在任意10mm范围内示值误差是3.0μm，按均匀分布，

k=3,则：

u23.031.73μm。

A.5.3曲轴量表和光栅指示表检定仪间线胀系数引入的不确定度u3

由于材料性质的差异，两种材料热膨胀系数界限在(11.51)106/℃的范

围内服从均匀分布，则的区间半宽为2×10-6/℃，服从均匀分布，测量尺寸

为L，偏离测量温度的范围是±10℃，测量点的标准不确定度计算如下：

361

u35mm1010℃210℃30.06μm

A.5.4曲轴量表与光栅指示表检定仪间温度差引入的不确定度u4

曲轴量表和光栅指示表检定仪间存在温度差，以等概率落于区间±0.5℃内

任何处，其区间半宽为0.5℃，测量尺寸为L和线膨胀系数11.5×10-6/℃-1，测量

点的标准不确定度计算如下：

361

u45mm1011.510℃0.5℃/3=0.017μm

A.5.5测力引起接触变形误差引入的不确定度u5

光栅指示表检定仪测杆测量面的材料为硬质合金与曲轴量表球面测头的材

料为钢的接触时，系数k1.59.82/3(μm)(mm)1/3(N)2/3，测力变化p3N，

曲轴量表球面测头直径d2.5mm，测力变化引起的变形量为：

k3(p2/d)0.50μm

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其服从均匀分布处理，取k3，u530.29μm。

A.6不确定度分量汇总

不确定度分量如图A.1所示。

表A.1曲轴量表不确定度分量汇总表L=5mm

标准不

确定度标准不确定度||

不确定度来源C

分量(μm)i(μm)

u(xi)

u1重复性0.4210.42

光栅指示表检定仪引入的不确

u1.73－11.73

2定度

曲轴量表与光栅指示表检定仪

u2106℃13Lt0.03

3间线胀系数引入的不确定度

曲轴量表与光栅指示表检定仪

u0.5/3L0.017

4间温度差引入的不确定度

测力引起接触变形误差引入的

u0.2910.29

5不确定度

A.7合成标准不确定度uc

曲轴量表工作行程为5mm时：

2222222222

ucu1u2u3u4u50.421.730.060.0170.291.80

μm

A.8扩展不确定度U

取k=2，扩展不确定度如下：

曲轴量表：

U2kuc=2×2×1.80μm≈5μm。

经分析，校准曲轴量表示值误差的扩展不确定度与其最大允许误差的绝对

值之比满足三分之一关系，可以开展校准。

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附录B

校准证书的内容

B.1校准证书至少应包含以下信息：

a)标题，“校准证书”；

b)实验室名称和地址；

c)进行校准的地点（如果不在实验室内进行校准）；

d)证书或报告的唯一性标识（如编号），每页及总页的标识；

e)送校单位的名称及地址；

f)被校对象的描述和明确标识；

g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和