金沙,金沙官网

欢迎来到重庆金沙计量检测校准实验室
服务热线:023-60314379

资讯资讯

News information

金沙官网

联系人:曾先生

手机:133-6829-2238

座机:023-60314379

QQ/微信:2851812315

邮箱:2851812315@qq.com

重庆实验室:重庆北碚区水土镇万宝大道184号

东莞实验室:东莞市道蓉镇厚德上梁川工业区

江苏实验室:昆山市经济技术开发区昆嘉路379号

扭矩扳子扭矩值测量结果的不确定度研究

编辑:金沙官网        发布日期:2018-05-22        点击量:805

扭矩扳子的扭矩示值校准在专用扭矩校准台上进行。扭矩校准台是扭矩扳子溯源必不可少的专用设备,它是根据杠杆荷重原理,即在一定臂长的杠杆上加挂一定数量的专用砝码,产生标准扭矩,由扭矩扳子示值与标准扭矩之差得到扭矩示值偏差。常规的扭矩扳子校准台采用滚动轴承和扭矩扳子固定端组成,滚动轴承上安装垂直圆盘,以保证在加载过程中扭矩力臂部分始终以圆盘半径为力臂长度,并用薄铜带与砝码盘连接。本文依据JJG707-2003《扭矩扳子检定规程》,对标称扭矩为1000N·M、最大引用偏差为±1.0%FS(满量程)的扭矩扳子的扭矩示值测量结果进行不确定度评定。

扭矩扳子扭矩值测量结果的不确定度研究

数学模型

Δ为扭矩扳子在测量点的扭矩示值偏差;MX为在扭矩扳子在测量点扭矩示值的算术平均值;MN为标准扭矩。

 

输入量的标准不确定度评定

主要不确定度分量:1)扭矩扳子的测量重复性;2)扭矩扳子套筒安装引起的不确定度;3)力臂长度测量不确定度;4)环境温度变化引起的不确定度;5)砝码质量不确定度;6)重力加速度不确定度;7)圆盘支承轴承摩擦力矩。

1、输入量MX的标准不确定度u(MX)的评定

该项不确定度的来源如下:被校扭矩扳子的测量不重复性;安装引起的测量数据的不重复性。现将它们作为A类不确定度进行评定。将标称扭矩为1000N·m扭矩扳子装在扭矩扳子校准台,选择测量点500N·m,在重复性条件下,进行10次重复安装测量。

为算术平均值;为单次实验标准差。实际情况下,在重复性条件下连续测量5次,以5次测量值的算术平均值作为测量结果

2、标准不确定度u(MN)的评定

校准台的其它主要不确定度来源是:力臂长度(圆盘半径)测量不确定度;环境温度变化引起的不确定度;砝码质量不确定度;重力加速度不确定度以及圆盘支承轴承摩擦力矩引入的不确定度把上述不确定度作为B类标准不确定度进行评定。

1)力臂长度测量不确定度u(ΔL)

力臂长偏差主要影响因素是由测量和环境变化所引起的,其偏差极限值绝对值计算公式为:

ΔL为力臂长偏差极限值,m;ΔLC为测量偏差,m;ΔLt为环境温度变化引起的偏差,m。

1)力臂测量偏差

力臂长是指支承中心到圆盘弧面之间距离(包括钢带半厚),用15Mn钢制造。圆盘圆弧面的加工,以支承中心为圆心,以臂长为半径,用专用磨头磨削加工而成。两端的对称度及跳动较好,其跳动量小于0.01mm。

上海市计量测试技术研究院用三坐标测量机测定引入的偏差为:(3+4L/1000)μm,L为力臂长,mm。

2)环境温度变化引起臂长尺寸变化

α为力臂材料的线膨胀系数,α=11×10-6(1/℃);L为力臂长,m;Δt为温度偏差量,℃,根据检定规程要求,Δt=5℃.

区间半宽α为ΔL按均匀分布考虑,取包含因子。计量器具是指能用以直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器仪表、量具和用于统一量值的标准物质。标准不确定度为:

相对标准不确定度:

2)砝码质量不确定度u(m)

校准台配套专用砝码,经上海市计量测试技术研究院校准符合(M1)5级,其最大允许偏差为±0.02%,区间半宽为0.02%,在此区间作均匀分布,取包含因子

3)重力加速度(g)的不确定度u(Δg)

各地的重力加速度是不相同的,它取决于所在地的海拔高度和地理纬度。R为地球平均半径,R=6371.03×103m;h为测量地点的海拔高度,m;Φ为测量地点的地理纬度。

根据上海测绘院测算出的本校准装置所处的位置,地理纬度为Φ=31°14′46.6&Prime,本所地面海拔高度为3.2m,校准装置平台面离地面1.5m,则h=3.2+1.5=4.7(m),将R、H、Φ代入上式计算得到:g=9.794633m/s2。上海测绘院地理纬度测量偏差为:±1′海拔高度测量偏差为:±1m,对重力加速度(g)进行偏差极限分析,即地理纬度按Φ′=31°13′46.6″Φ″=31°15′46.6″海拔高度按h′=3.7m,h″=5.7m进行计算。

重力加速度(g)偏差极限:Δg=g3-g2=3.3×10-5(m/s2),相对偏差极限Δg/g=3.37×10-6。

区间半宽α为3.37×10-6,按均匀分布考虑,取包含因子

4)校准台感量引起的不确定度u(Δd)

校准台感度的检测是扭矩扳子直接测取。将扭矩扳子置于校准台上,排除机械安装偏差,在10%~90%满量程扭矩作用下,分别平稳地增加微小力矩值,直至仪表指示值产生可觉察的变化为止.通过测量计算,校准台的感量引起的偏差不大于Δd±0.03%,区间半宽为0.03%,在此区间作均匀分布,取包含因子

5)输入量MN的标准不确定度u(MN)的计算

由于ΔL、M、ΔG、Δd彼此互相独立

 

合成标准不确定度的评定

合成标准不确定度uc(Δ)的估算

输入量MX、MN彼此独立不相关

 

扩展不确定度的评定

取覆盖因子k=2,相对扩展不确定度

 

结论

通过上述计算所得结果,比较各分量的相对不确定度可以明显得出,由校准台力臂偏差引入的不确定度分量较大,因此可以通过优化校准台力臂长度(圆盘半径)途径来改良减小扭矩扳子校准台的测量不确定度,从而使得所得结果更加可靠。

金沙官网
金沙官网
XML 地图 | Sitemap 地图