液壓扭矩扳手計量校準(zhǔn)中的注意事項和不確定度分析

【摘要】液壓扭矩扳手是指能夠輸出和設(shè)定扭矩的一種螺栓緊固工具，屬于高壓液壓工具，被廣泛應(yīng)用于重化工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備檢修和安裝。本文以HYTORC制造的HY系列液壓扭矩扳手為例，介紹液壓扭矩扳手計量校準(zhǔn)過程中的一些注意事項，并對校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度進行分析。

【關(guān)鍵詞】液壓扭矩扳手；校準(zhǔn)；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.05.014

Precautions and Uncertainty Analysis in Calibration of Hydraulic Torque Wrenches

ZHOU Shidi

（Shanghai Jiexiang Measurement and Control Technology Co.， Ltd.， Shanghai 201315， China）

Abstract： Hydraulic torque wrench refers to a bolt tightening tool that can output and set torque. It belongs to high-pressure hydraulic tools and is widely used in equipment maintenance and installation in multiple heavy chemical industry fields. This article takes the HY series hydraulic torque wrench manufactured by HYTORC as an example to introduce some precautions in the calibration process of hydraulic torque wrenches and analyze the uncertainty of the calibration results.

Key words： hydraulic torque wrench； calibration； uncertainty

液壓扭矩扳手在螺紋連接拆裝和控制預(yù)緊力方面具有無與倫比的優(yōu)勢，在風(fēng)電等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。隨著質(zhì)控要求的提高，液壓扳手的校準(zhǔn)要求也越來越高。下面結(jié)合液壓扳手校準(zhǔn)過程中遇到的一些實際問題，介紹校準(zhǔn)過程中的注意事項，并對校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度進行分析。

1液壓扭矩扳手的工作原理和結(jié)構(gòu)組成

1.1工作原理

液壓扳手的工作原理是通過油泵對液壓扳手供油，油壓作用于液壓扳手并對施力對象施加一定的扭矩，通過與液壓扳手連接的壓力指示器（壓力表等）直接或間接指示所施加的扭矩值。

1.2結(jié)構(gòu)組成

液壓扳手的工作系統(tǒng)主要由液壓扳手及配套的高壓泵、油管、壓力指示器等組成。液壓扳手按其結(jié)構(gòu)可分成中空式和驅(qū)動式兩種類型。

2液壓扭矩扳手校準(zhǔn)裝置和校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備

2.1校準(zhǔn)裝置

液壓扳手的校準(zhǔn)一般采用將其與標(biāo)準(zhǔn)扭矩傳感器串聯(lián)的方式進行校準(zhǔn)。根據(jù)被校液壓扳手的型號和量程，選擇合適的扭矩傳感器及轉(zhuǎn)換接頭進行連接。

2.2校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備

液壓扳手校準(zhǔn)前應(yīng)對扭矩標(biāo)準(zhǔn)裝置顯示儀表的零位進行調(diào)整，并確定需校準(zhǔn)的扭矩值或其所對應(yīng)的壓力值，根據(jù)被校液壓扳手的驅(qū)動軸尺寸選擇合適的轉(zhuǎn)換接頭。還要仔細(xì)檢查輸油管各接頭處的連接是否可靠、泵中的油量是否充足。將扭矩校準(zhǔn)裝置的傳感器和顯示儀表，轉(zhuǎn)換接頭和被校液壓扳手正確連接，并固定在同一軸線上，確認(rèn)好液壓扳手的校準(zhǔn)方向后，找到反作用支點并進行安全可靠的穩(wěn)固。

3液壓扳手校準(zhǔn)過程中需注意的事項

首先從外觀上看液壓扳手的各零部件是否完好無損，檢查各部件有無銹蝕或破損，并確保壓力指示器（壓力表）經(jīng)過檢定或校準(zhǔn)合格。在校準(zhǔn)前對液壓扳手進行預(yù)加載操作，預(yù)加載到最大扭矩值，需預(yù)加載3次。在預(yù)加載階段，同時檢查液壓系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)是否有異常情況發(fā)生，如有異常情況出現(xiàn)，立即泄壓進行檢查。

確保液壓扳手與扭矩標(biāo)準(zhǔn)裝置的連接可靠穩(wěn)固，確保液壓扳手的驅(qū)動軸與扭矩標(biāo)準(zhǔn)裝置的傳感器在同一軸線，并在校準(zhǔn)過程中觀察壓力表的示值變化和扭矩輸出值之間的關(guān)系是否正常，加載不得超過被校液壓扳手的最大扭矩值，且在校準(zhǔn)過程中人員應(yīng)盡量遠(yuǎn)離校準(zhǔn)裝置的力臂受力處和反作用支點處。

按規(guī)程的方法對液壓扳手進行校準(zhǔn)，操作油泵驅(qū)動液壓扳手主動進行加壓，依據(jù)選定的校準(zhǔn)點，按遞增順序平穩(wěn)施加負(fù)荷，直至額定滿負(fù)荷后卸載至初始點。校準(zhǔn)時施加試驗力應(yīng)平穩(wěn)。此步驟重復(fù)進行3次，并依次準(zhǔn)確記錄校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

4液壓扳手內(nèi)插誤差的不確定度分析

4.1概述

4.1.1測量依據(jù)

JJG（新）16—2014《液壓扭矩扳手》。

4.1.2環(huán)境條件

溫度：（15～30）℃。

4.1.3測量標(biāo)準(zhǔn)

液壓扳手校準(zhǔn)裝置，測量上限為20000 Nm，準(zhǔn)確度0.5級。

4.1.4被測對象

液壓扭矩扳手（簡稱液壓扳手），型號規(guī)格：HY-10MXT，出廠編號：M10EA1541-035，輸出扭矩量程：2000～15000 Nm，制造廠：HYTORC。

4.1.5測量方法

在符合要求的環(huán)境條件下，將液壓扳手與油泵等串聯(lián)后，將液壓扳手安置于標(biāo)準(zhǔn)裝置上，通過液壓泵驅(qū)動扳手施加扭矩，對標(biāo)準(zhǔn)裝置施加扭矩至測量點，可得與液壓扳手壓力表示值相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)扭矩值，該過程連續(xù)進行3次，用液壓扳手壓力表示值與校準(zhǔn)方程求出的和負(fù)荷相對應(yīng)的示值擬合值之差，除以液壓扳手壓力表示值，即得該測量點液壓扳手的內(nèi)插誤差。

4.2建立數(shù)學(xué)模型

4.2.1數(shù)學(xué)模型

4.5擴展不確定的評定

取包含因子k=2，則擴展不確定度U=kuc，計算結(jié)果如表3所示。

5結(jié)束語

本文簡單總結(jié)了液壓扳手校準(zhǔn)過程中應(yīng)注意的事項，盡量避免校準(zhǔn)過程中安全事故的發(fā)生，并對液壓扭矩扳手的內(nèi)插誤差進行了不確定度的分析。我們應(yīng)全面掌握校準(zhǔn)液壓扳手的經(jīng)驗和遇到問題的處理方法。本文對于我們?nèi)粘＿M行液壓扭矩扳手的校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理具有一定的參考作用。

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[4]液壓扭矩扳手：JJG（新）16—2014[S].

【作者簡介】

周士帝，男，1988年出生，工程師，學(xué)士，研究方向為幾何量力學(xué)熱學(xué)領(lǐng)域儀器儀表的計量檢測。

（編輯：李加鵬）