林曉輝

福建省計(jì)量科學(xué)研究院 福建福州 350003

擋臂結(jié)構(gòu)主要分為被動(dòng)受力型和主動(dòng)出力型兩種，本文以市面上常用的被動(dòng)受力型擋臂結(jié)構(gòu)為例，從擋桿結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)和擋臂機(jī)構(gòu)的安裝形式三個(gè)角度出發(fā)，展開其對扭矩儀示值準(zhǔn)確性影響的研究。

1 擋桿結(jié)構(gòu)對扭矩扳子檢定儀示值的影響分析

1.1 單擋桿結(jié)構(gòu)對扭矩示值的影響

單擋桿的擋臂機(jī)構(gòu)使擋桿直接與扭矩扳子的手柄受力位置相接觸，在檢定的過程中，由于手柄的受扭變形，手柄中軸線與扭矩扳子方榫中軸線不能完全重合，在受力位置的垂直方向和水平方向都產(chǎn)生摩擦力，對扭矩示值造成影響。

1.2 雙擋桿結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究

雙擋桿的擋臂機(jī)構(gòu)在擋桿上安裝了軸向軸承，因此檢定儀在檢定時(shí)可以自動(dòng)找到在垂直方向上扭矩扳子受力位置的最佳高度，有利于補(bǔ)償水平與垂直方向上受力位置的變形位移，釋放動(dòng)能，以消除摩擦力帶來的不利影響，提高檢定儀示值的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，而且雙擋桿結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)扭矩扳子的自動(dòng)雙向檢定。

2 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)對扭矩扳子檢定儀示值的影響分析

2.1 雙滑桿導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)對扭矩示值的影響

目前的擋臂機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)多由雙滑桿組成，這樣的設(shè)計(jì)用料少、簡單小巧，但剛度相對較弱，只適用于小于100N·m的小扭矩工況。對于中、大扭矩工況，兩個(gè)滑桿發(fā)生反向撓曲變形，失去了水平共面性，致使安裝在滑塊上的檔桿在水平和垂直方向上發(fā)生位置的變化，難以垂直于水平面，在受力位置處增添了三維方向的力，極大影響了扭矩儀示值的準(zhǔn)確度。

2.2 加固T型平面可調(diào)導(dǎo)軌的應(yīng)用研究

加固T型平面可調(diào)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)可以有效解決雙滑桿導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的弊端，盡管此導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)用料較多，但其剛性非常好，特別適用于中、大扭矩工況。將此導(dǎo)軌固定于機(jī)架上，可調(diào)節(jié)滑塊與其微隙接觸，大幅度提高系統(tǒng)的剛性，降低擋臂機(jī)構(gòu)的撓曲變形對檢定示值的影響，而且扭矩示值越大，擋臂機(jī)構(gòu)的抗撓曲效果就會(huì)愈加明顯[1]。

3 擋臂機(jī)構(gòu)安裝形式對扭矩扳子檢定儀示值的影響分析

3.1 “臥式”扭矩扳子檢定儀

“臥式”即垂直放置扭矩傳感器，使用轉(zhuǎn)接器，使扭矩扳子頭部的方榫連接于垂直放置的扭矩傳感器，以保扭矩扳子處于水平狀態(tài)。這種“臥式”的扭矩儀雖然對擋臂機(jī)構(gòu)的安裝沒有什么高的要求，但卻無法消去扭矩扳子的重力對扭矩示值準(zhǔn)確性的影響。

3.2 “立式”扭矩扳子檢定儀

“立式”是水平放置扭矩傳感器，使用轉(zhuǎn)接器，使扭矩扳子頭部的方榫連接于水平放置的扭矩傳感器，以保扭矩扳子處于空間鉛錘狀態(tài)。這種“立式”的扭矩儀通過轉(zhuǎn)換裝置的徑向軸承可以將扭矩扳子的重力作用在檢定儀機(jī)殼上，使扭矩示值更加準(zhǔn)確、可靠。

3.3 單擋桿對“立式”扭矩儀示值的影響

單檔桿的擋臂機(jī)構(gòu)在初始安裝時(shí)，扭矩傳感器沒有受扭，因此被檢扭矩扳子無法在垂直方向進(jìn)行固定。由于滑塊中心位置的單檔桿的限位，受扭矩扳子手柄和擋桿受力位置的固有直徑影響，致使扭矩扳子在受扭之后與鉛垂線出現(xiàn)一定角度。這個(gè)情況使扭矩傳感器有了初始扭矩，因此在檢定前，如果對扭矩傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行清零，那么檢定結(jié)果必定不準(zhǔn)確；若不清零則不符合檢定規(guī)程的要求，檢定的結(jié)果也不可信[2]。

3.4 自適應(yīng)雙擋桿結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究

自適應(yīng)雙擋桿結(jié)構(gòu)能夠使扭矩扳子在安裝之后可以保持鉛錘狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生初始扭矩，而且在檢定中，只在手柄的受力位置受到與中軸線垂直和扭矩傳感器受扭面平行的力，這種雙檔桿結(jié)構(gòu)符合檢定規(guī)程的要求，可以在很大程度上提高了扭矩示值的準(zhǔn)確性。

4 自適應(yīng)雙擋桿擋臂機(jī)構(gòu)對“立式”扭矩扳子檢定儀的示值驗(yàn)證

4.1 普通扭矩扳子在單擋桿、雙擋桿擋臂機(jī)構(gòu)上的校準(zhǔn)結(jié)果比較

分析表1數(shù)據(jù)可得，單擋桿在示值誤差和重復(fù)性的指標(biāo)上明顯比雙檔桿的大很多，表明初始扭矩引入了較大的系統(tǒng)誤差[3]。

表1 扭矩扳子同一扭矩點(diǎn)分別在單擋桿擋臂機(jī)構(gòu)和雙擋桿擋臂機(jī)構(gòu)上的校準(zhǔn)結(jié)果

4.2 以標(biāo)準(zhǔn)扭矩扳子與扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)作為標(biāo)準(zhǔn)器的結(jié)果比對

表2 扭矩儀同一扭矩點(diǎn)分別用標(biāo)準(zhǔn)扭矩扳子和扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的校準(zhǔn)結(jié)果

5 結(jié)語

綜上所述，擋臂機(jī)構(gòu)決定著扭矩儀系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，理想的擋臂機(jī)構(gòu)可以令扭矩儀的綜合準(zhǔn)確度近乎于扭矩傳感器自身的準(zhǔn)確度，同時(shí)自適應(yīng)雙擋桿擋臂機(jī)構(gòu)的“立式”扭矩儀又能降低扭矩扳子自重帶來的不確定性，其具有極高的應(yīng)用價(jià)值。