检定扭矩扳子时应注意的问题_郑培松
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100
测 试 扭 矩 或 夹 紧 力 （% ）
硬连接
10 5 0 ＜10° 27° 30°
软连接
转角或时间 ＞650° ＞720°
图1 硬连接、软连接中扭矩值与转角的关系
106中国计量 China Metrology 2012. 6
线的偏差最大不能超过±10%的检验扭矩值如图2所示。
100 线性偏差 5%
强技术机构竞争力等方面作了很好的经验介
绍。 成功的经验与做法对今后各成员单位开展
检测工作， 提高检测工作的有效性与影响力具
有借鉴意义。
会议决定长江三角洲检测机构发展与合作论
坛第十二届年会于 2013 年在上海市松江区计量质
量检测所召开。
（纪亮）
107 2012. 6 China Metrology 中国计量
长江三角洲检测机构发展与合作论坛举办
本刊讯 近日，长江三角洲检测机构发展与 合作论坛第十一届年会在江苏无锡召开。 在此 次论坛上，上海市计量测试技术研究院、绍兴市 质量技术监督检测院等单位代表围绕本届年会 “携手合作、共创发展、同创未来”的主题作了交 流发言，分别就深化检测机构改革和发展、发挥 检测工作的有效性、科学整合检测资源、持续增
二、对扭矩测试仪的要求 首 先 ，仪 器 准 确 度 必 须 高 于1%（1级 准 确 度 ）；其 次 ， 仪器必须具有峰值保持的功能，或者具有测试动力工具 的功能；最好具有频率调节功能，因为在不同的连接状 态，仪器采样需要不同的采样频率。 在硬连接缓冲状态 下的线性转角仅为27°， 假设扭矩扳子检测的转速为 150r/min， 那么要保证测量的峰值数据为准确度的1%， 就要求扭矩值从10%~100%过程中， 采样点不应小于 100点 ，而 转 过27°所 需 要 的 时 间 为30ms，所 以 测 试 仪 的 采样频率应不小于3333Hz， 才能满足峰值数据准确度 为1%的要求。 如果扭矩扳子的转速提高，则最小采样频 率还要进一步增加。在测试装置中串接缓冲器后就可以
技术 TECHNOLOGY 检定、使用与调修
检定扭矩扳子时应注意的问题
□郑培松 钱斌 黄智渊
一、缓冲器 由于动态检测时扭矩扳子的加载方式均为旋转动 态加载，在实际工作中通过旋转螺母或螺栓，逐渐加大 扭矩直至螺母或螺栓拧紧。 因此，在检定时，如果按照常 规手动扭矩扳子检测， 将会与其工作状态产生很大差 异，无法准确测量扭矩扳子实际输出的扭矩值。 所以，必 须选择一个合适的缓冲器对旋转能量进行缓冲。 校准 时，将扭矩扳子通过缓冲器与扭矩传感器连接，这样能 较好地模拟动态扭矩扳子的实际工作状态。由于多种原 因的存在，有的螺纹副需要较长的时间才能拧紧到额定 扭矩值，而有的所需时间较少。 根据螺纹的连接状态不 相同，可分为硬连接和软连接。 1.硬连接 所谓硬连接（又称高扭矩率连接）是指扭矩或夹 紧力与转角或时间的关系曲线比较陡，也就是当达到 要求的扭矩时所用的时间较少或转角较小。 对于硬连 接 的 螺 栓 模 拟 器 ， 测 试 扭 矩 从 10% 增 加 到 100% 的 过 程 中，对应的转角应小于27°，如图1所示。 此处的27°转角 相当于扭矩从5%~100%测试过程中转角转过30°。 在硬连接中， 扭矩的检验公差要求在介 于25%~ 50%检 验 扭 矩 值 之 间 ，硬 连 接 区 间 的 曲 线 偏 差 、 标 准 直
大大提高扭矩拧紧的线性转角， 如果转角为270°时，转 速为150r/min（900°/s），则采样频率达到333Hz/s即可。 考 虑到检测过程中其他因素的影响，建议采用采样频率不 低于1000Hz的显示仪表的扭矩测试仪。
三、转动速度 主要分为气动扭矩扳子的转动速度和电动扭矩扳 子的转动速度。 对于电动扭矩扳子，其转动速度一般是 由其本身控制器上的电位器控制和调整的，在正常工作 情况下，其速度是恒定的，可以直接检测，只要保证转动 速度满足显示仪表的采样频率的要求即可。而对于气动 扭矩扳子来说，其扳机就是压力控制开关，使用时按下 扳机力度的大小决定了气动扳子的转动速度。转动速度 越快，则要求显示仪表的采样频率越高，所以在显示仪 表的采样频率固定的情况下，增加扭矩扳子的旋转速度 就必然降低其测量准确性，而且转动速度的不稳定也必 然影响测 量结果的重复性 。 因此，在检测过程中，应特别 注意，要尽量使转动速度保持不变，并且转动的速度也 不要太快，建议转动速度在（120～180）r/min，气动扳子的 转动速度是构成检测结果不确定度的最重要因素之一。 四、动力源 气动扭矩扳子的动力源为压缩空气， 要求压缩空 气纯净并具有足够的压力范围以及良好的稳定性，这样 才能保证被检扭矩扳子的准确度。 工作压力增大时，气 动扭矩扳子的额定扭矩值也增大， 工作压力减少时，其 额定扭矩值也随之减少。 因此检定气动扭矩扳子时，必 须保持其工作压力稳定，且应等于其额定工作压力。 电动扭矩扳子的动力源一般为直流电源，直流电 源的稳定性较高，对其测量影响较小。 作者单位【海军航空仪器计量站】 计
80
检 验 扭 矩 （% ）
60 50%
40 25%
20 5%
0 -20
线性偏差 10% α
α 50%~100%
25%~50% 角度偏差 5%
30°
0
20
40
60
转 角 （° ）
图2 硬连接测试要求特性曲线
同 样 ，在 介 于50%~100% 检 验 扭 矩 值 之 间 ， 标 准 直 线 的 偏 差 则 不 能 大 于 ±5％的 检 验 扭 矩 值 。
检定、使用与调修 TECHNOLOGY 技术
100 线性偏差 10%
80
检 验 扭 矩 （% ）
60 50%
α 50%~100%
40
Leabharlann Baidu25%
20 5%
0 -240
线性偏差 20% α
25%~50% 角度偏差 5%
360°
0
240
480 720
转 角 （°）
图3 软连接测试要求特性曲线
大多数情况下，螺栓拧紧过程中的连接介于硬连接 和软连接之间，而且在检测时串接了缓冲器必然会使转 角提高。 根据经验，螺纹连接预订扭矩值从10%~100%的 过程中的转角一般在270°~600°之间。 连接缓冲器的旋转 角度是由模拟弹簧的刚度决定的，选择合适的弹簧刚度 才能更好地模拟扭矩扳子的工作状态。
2.软连接 软连接是指通常要将螺栓转动几圈才能完成拧 紧过程，也就是当达到要求的扭矩时所用时间较多或 转角较大。 对于软连接的螺栓模拟器，测试扭矩从10％ ~100%的过程中，对应的 转 角 应 不 小 于650°，如 图1所 示。 此处的650°转角相当于扭矩从5%~100%测试过程 中转角转过720°。 对 于 软 连 接 ， 在 25%~50% 测 试 扭 矩 值 区 间 的 曲 线 偏 差 、标 准 直 线 的 偏 差 不 能 超 过 ±20%的 检 测 扭 矩 值 。 同 样 ， 对 于 软 连 接 ， 在 50%~100% 测 试 扭 矩 值 的 区 间 曲 线 偏 差 、标 准 直 线 的 偏 差 不 能 超 过 ±10% 的 检 测 扭 矩值，如图3所示。 从 图2、图3 可 以 看 出 ， 软 连 接 的 扭 矩 测 试 准 确 度 比 硬 连 接 低 ，在25%~50% 的 区 间 内 要 低 10% ， 而 在 50% ~100%的区间内仅低5%。
测 试 扭 矩 或 夹 紧 力 （% ）
硬连接
10 5 0 ＜10° 27° 30°
软连接
转角或时间 ＞650° ＞720°
图1 硬连接、软连接中扭矩值与转角的关系
106中国计量 China Metrology 2012. 6
线的偏差最大不能超过±10%的检验扭矩值如图2所示。
100 线性偏差 5%
强技术机构竞争力等方面作了很好的经验介
绍。 成功的经验与做法对今后各成员单位开展
检测工作， 提高检测工作的有效性与影响力具
有借鉴意义。
会议决定长江三角洲检测机构发展与合作论
坛第十二届年会于 2013 年在上海市松江区计量质
量检测所召开。
（纪亮）
107 2012. 6 China Metrology 中国计量
长江三角洲检测机构发展与合作论坛举办
本刊讯 近日，长江三角洲检测机构发展与 合作论坛第十一届年会在江苏无锡召开。 在此 次论坛上，上海市计量测试技术研究院、绍兴市 质量技术监督检测院等单位代表围绕本届年会 “携手合作、共创发展、同创未来”的主题作了交 流发言，分别就深化检测机构改革和发展、发挥 检测工作的有效性、科学整合检测资源、持续增
二、对扭矩测试仪的要求 首 先 ，仪 器 准 确 度 必 须 高 于1%（1级 准 确 度 ）；其 次 ， 仪器必须具有峰值保持的功能，或者具有测试动力工具 的功能；最好具有频率调节功能，因为在不同的连接状 态，仪器采样需要不同的采样频率。 在硬连接缓冲状态 下的线性转角仅为27°， 假设扭矩扳子检测的转速为 150r/min， 那么要保证测量的峰值数据为准确度的1%， 就要求扭矩值从10%~100%过程中， 采样点不应小于 100点 ，而 转 过27°所 需 要 的 时 间 为30ms，所 以 测 试 仪 的 采样频率应不小于3333Hz， 才能满足峰值数据准确度 为1%的要求。 如果扭矩扳子的转速提高，则最小采样频 率还要进一步增加。在测试装置中串接缓冲器后就可以
技术 TECHNOLOGY 检定、使用与调修
检定扭矩扳子时应注意的问题
□郑培松 钱斌 黄智渊
一、缓冲器 由于动态检测时扭矩扳子的加载方式均为旋转动 态加载，在实际工作中通过旋转螺母或螺栓，逐渐加大 扭矩直至螺母或螺栓拧紧。 因此，在检定时，如果按照常 规手动扭矩扳子检测， 将会与其工作状态产生很大差 异，无法准确测量扭矩扳子实际输出的扭矩值。 所以，必 须选择一个合适的缓冲器对旋转能量进行缓冲。 校准 时，将扭矩扳子通过缓冲器与扭矩传感器连接，这样能 较好地模拟动态扭矩扳子的实际工作状态。由于多种原 因的存在，有的螺纹副需要较长的时间才能拧紧到额定 扭矩值，而有的所需时间较少。 根据螺纹的连接状态不 相同，可分为硬连接和软连接。 1.硬连接 所谓硬连接（又称高扭矩率连接）是指扭矩或夹 紧力与转角或时间的关系曲线比较陡，也就是当达到 要求的扭矩时所用的时间较少或转角较小。 对于硬连 接 的 螺 栓 模 拟 器 ， 测 试 扭 矩 从 10% 增 加 到 100% 的 过 程 中，对应的转角应小于27°，如图1所示。 此处的27°转角 相当于扭矩从5%~100%测试过程中转角转过30°。 在硬连接中， 扭矩的检验公差要求在介 于25%~ 50%检 验 扭 矩 值 之 间 ，硬 连 接 区 间 的 曲 线 偏 差 、 标 准 直
大大提高扭矩拧紧的线性转角， 如果转角为270°时，转 速为150r/min（900°/s），则采样频率达到333Hz/s即可。 考 虑到检测过程中其他因素的影响，建议采用采样频率不 低于1000Hz的显示仪表的扭矩测试仪。
三、转动速度 主要分为气动扭矩扳子的转动速度和电动扭矩扳 子的转动速度。 对于电动扭矩扳子，其转动速度一般是 由其本身控制器上的电位器控制和调整的，在正常工作 情况下，其速度是恒定的，可以直接检测，只要保证转动 速度满足显示仪表的采样频率的要求即可。而对于气动 扭矩扳子来说，其扳机就是压力控制开关，使用时按下 扳机力度的大小决定了气动扳子的转动速度。转动速度 越快，则要求显示仪表的采样频率越高，所以在显示仪 表的采样频率固定的情况下，增加扭矩扳子的旋转速度 就必然降低其测量准确性，而且转动速度的不稳定也必 然影响测 量结果的重复性 。 因此，在检测过程中，应特别 注意，要尽量使转动速度保持不变，并且转动的速度也 不要太快，建议转动速度在（120～180）r/min，气动扳子的 转动速度是构成检测结果不确定度的最重要因素之一。 四、动力源 气动扭矩扳子的动力源为压缩空气， 要求压缩空 气纯净并具有足够的压力范围以及良好的稳定性，这样 才能保证被检扭矩扳子的准确度。 工作压力增大时，气 动扭矩扳子的额定扭矩值也增大， 工作压力减少时，其 额定扭矩值也随之减少。 因此检定气动扭矩扳子时，必 须保持其工作压力稳定，且应等于其额定工作压力。 电动扭矩扳子的动力源一般为直流电源，直流电 源的稳定性较高，对其测量影响较小。 作者单位【海军航空仪器计量站】 计
80
检 验 扭 矩 （% ）
60 50%
40 25%
20 5%
0 -20
线性偏差 10% α
α 50%~100%
25%~50% 角度偏差 5%
30°
0
20
40
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转 角 （° ）
图2 硬连接测试要求特性曲线
同 样 ，在 介 于50%~100% 检 验 扭 矩 值 之 间 ， 标 准 直 线 的 偏 差 则 不 能 大 于 ±5％的 检 验 扭 矩 值 。
检定、使用与调修 TECHNOLOGY 技术
100 线性偏差 10%
80
检 验 扭 矩 （% ）
60 50%
α 50%~100%
40
Leabharlann Baidu25%
20 5%
0 -240
线性偏差 20% α
25%~50% 角度偏差 5%
360°
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转 角 （°）
图3 软连接测试要求特性曲线
大多数情况下，螺栓拧紧过程中的连接介于硬连接 和软连接之间，而且在检测时串接了缓冲器必然会使转 角提高。 根据经验，螺纹连接预订扭矩值从10%~100%的 过程中的转角一般在270°~600°之间。 连接缓冲器的旋转 角度是由模拟弹簧的刚度决定的，选择合适的弹簧刚度 才能更好地模拟扭矩扳子的工作状态。
2.软连接 软连接是指通常要将螺栓转动几圈才能完成拧 紧过程，也就是当达到要求的扭矩时所用时间较多或 转角较大。 对于软连接的螺栓模拟器，测试扭矩从10％ ~100%的过程中，对应的 转 角 应 不 小 于650°，如 图1所 示。 此处的650°转角相当于扭矩从5%~100%测试过程 中转角转过720°。 对 于 软 连 接 ， 在 25%~50% 测 试 扭 矩 值 区 间 的 曲 线 偏 差 、标 准 直 线 的 偏 差 不 能 超 过 ±20%的 检 测 扭 矩 值 。 同 样 ， 对 于 软 连 接 ， 在 50%~100% 测 试 扭 矩 值 的 区 间 曲 线 偏 差 、标 准 直 线 的 偏 差 不 能 超 过 ±10% 的 检 测 扭 矩值，如图3所示。 从 图2、图3 可 以 看 出 ， 软 连 接 的 扭 矩 测 试 准 确 度 比 硬 连 接 低 ，在25%~50% 的 区 间 内 要 低 10% ， 而 在 50% ~100%的区间内仅低5%。