企業(yè)建立扭矩扳子計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的探討

岳利敏

（柳州五菱汽車(chē)工業(yè)有限公司山東分公司，山東 青島266555）

1 企業(yè)建立扭矩計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的目的

汽車(chē)裝配件對(duì)扭矩的要求標(biāo)準(zhǔn)較高，扭矩偏大偏小，直接影響汽車(chē)裝配件的質(zhì)量，因此，企業(yè)對(duì)扭矩扳子的計(jì)量校準(zhǔn)、檢定關(guān)注度非常高。

為了保證公司扭矩扳子檢定項(xiàng)目的合法、正確以及扭矩量值傳遞的正確性，特建立此計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保其量值的可信度和準(zhǔn)確度。

2 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成

2.1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理

使用符合檢定規(guī)程JJG707-2014《扭矩扳子》要求的扭矩扳子檢定儀（簡(jiǎn)稱扭矩儀）對(duì)工作用的扭矩扳子（簡(jiǎn)稱扳子）進(jìn)行示值誤差的檢定。檢定時(shí)，將扳子與扭矩儀按正確方式連接，選定扳子需要的扭矩值，調(diào)整扭矩儀的零位后，在扳子的把手部位平穩(wěn)加力，加力方向應(yīng)垂直于扳子的把手及扭矩的矢量方向，加力至選定的扭矩值，同時(shí)讀取扭矩儀的示值，重復(fù)3次，按（1）式計(jì)算扳子的示值誤差（單位為N·m）。

式中：△為扳子的示值誤差；M為扳子的扭矩值；Q為扭矩儀的扭矩值。

2.2 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的組成

準(zhǔn)確度為1級(jí)的扭矩扳子檢定儀。

3 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的配置應(yīng)當(dāng)按照計(jì)量檢定規(guī)程或計(jì)量技術(shù)規(guī)范的要求，科學(xué)合理、完整齊全的配置計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備，并能滿足開(kāi)展檢定或校準(zhǔn)工作的需要[1]。標(biāo)準(zhǔn)配置如表1。

表1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備

4 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備，其計(jì)量特性應(yīng)符合相應(yīng)計(jì)量檢定規(guī)程或技術(shù)規(guī)范的要求，并能滿足開(kāi)展檢定或校準(zhǔn)工作的需要[2]。如表2。

表2 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)

5 環(huán)境條件

環(huán)境條件應(yīng)當(dāng)滿足開(kāi)展檢定或校準(zhǔn)工作的要求，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室溫濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄，按照J(rèn)JG707-2014《扭矩扳子檢定規(guī)程》6.11 要求[1]。

檢定環(huán)境溫度（23±5）℃，檢定過(guò)程中溫度變化不超過(guò)±1℃，相對(duì)溫度不大于80%RH[1]。如表3。

表3 環(huán)境條件

6 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖

為了保證計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值應(yīng)當(dāng)溯源至計(jì)量基準(zhǔn)或社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)不能采用檢定或校準(zhǔn)方式溯源時(shí)，應(yīng)通過(guò)比對(duì)的方式，以確保計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的一致性[3]。傳遞圖如圖1。

圖1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖

7 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性試驗(yàn)

使用本廠準(zhǔn)確度為1級(jí)的扭矩扳子檢定儀對(duì)扭矩扳子（準(zhǔn)確度為3級(jí)，測(cè)量范圍為30～140 N·m），在受檢點(diǎn)100 N·m處進(jìn)行重復(fù)測(cè)量10次，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4。

表4 重復(fù)性試驗(yàn)

通過(guò)以上試驗(yàn)得出，扭矩標(biāo)準(zhǔn)裝置的測(cè)量重復(fù)性合格。

8 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性試驗(yàn)

使用本廠準(zhǔn)確度為1級(jí)的扭矩扳子檢定儀對(duì)扭矩扳子（準(zhǔn)確度為3級(jí)，測(cè)量范圍為30～140 N·m），在受檢點(diǎn)100 N·m處進(jìn)行測(cè)量10次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5。

表5 穩(wěn)定性試驗(yàn)

通過(guò)以上試驗(yàn)得出，扭矩標(biāo)準(zhǔn)裝置的穩(wěn)定性符合要求。

9 檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定

9.1 概述

（1）測(cè)量方法：依據(jù)JJG707-2014《扭矩扳子檢定規(guī)程》及國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》，取一把30～140 N·m，準(zhǔn)確度為3級(jí)的扭矩扳子來(lái)分析測(cè)量結(jié)果不確定度。

（2）環(huán)境條件：溫度（23±5）℃，相對(duì)濕度≤80%RH。

（3）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：準(zhǔn)確度為1級(jí)，測(cè)量范圍40～200 N·m的扭矩扳子檢定儀。

（4）被測(cè)對(duì)象：準(zhǔn)確度為3級(jí)，測(cè)量范圍30～140 N·m的扭矩扳子。

（5）測(cè)量過(guò)程：對(duì)于測(cè)量范圍為30～140 N·m的扭矩扳子，測(cè)量點(diǎn)不小于均勻分布的3點(diǎn)。

9.2 建立數(shù)學(xué)模型

檢定時(shí)，將扳子與扭矩儀按正確方式連接，選定需要的扭矩值，調(diào)整扭矩儀的零位后，在扳子的把手部位平穩(wěn)加力，加力方向應(yīng)垂直于扳子的把手及扭矩的矢量方向，加力至選定的扭矩值，同時(shí)讀取扭矩儀的示值，重復(fù)3次，按（1）式計(jì)算扳子的示值誤差（單位為 N·m）。

式中：△為扳子的示值誤差；M為扳子的扭矩值；Q為扭矩儀的扭矩值。

靈敏系數(shù)為：

9.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源

（1）被檢扳子測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度；屬A類評(píng)定；

（2）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（扭矩儀）估算引起的不確定度分量；屬B類評(píng)定；

（3）扳子讀數(shù)誤差引起的不確定度分量；屬B類評(píng)定；

（4）檢定環(huán)境溫度引起的不確定度分量；屬B類評(píng)定。

9.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定分量的評(píng)定

（1）被檢扳子測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度的評(píng)定

取一把30～140 N·m，在100 N·m出進(jìn)行10次測(cè)量，用該點(diǎn)的測(cè)量來(lái)估算不確定度分量。測(cè)量數(shù)據(jù)如表6。

表6 測(cè)量數(shù)據(jù)

通過(guò)計(jì)算得：

單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)

而實(shí)際測(cè)量結(jié)果為3次的平均值，所以

最佳估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Sxˉ：

（2）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)估算引起的不確定度分量u2的評(píng)定

因1.0級(jí)扭矩儀的允許誤差為±1%，為均勻分布所以

（3）扭矩扳子讀數(shù)誤差引起的不確定度分量u3的評(píng)定

扭矩扳子的扭矩值是通過(guò)扭矩儀數(shù)顯器方式來(lái)讀取，所以人員讀數(shù)對(duì)檢定結(jié)果的不確定的影響可忽略不計(jì)，即u3=0

（4）檢定環(huán)境溫度引起的不確定度分量u4的評(píng)定

依據(jù)JJG707-2014《扭矩扳子檢定規(guī)程》，扳子應(yīng)在溫度（23±5）℃，相對(duì)濕度≤80%RH的條件下進(jìn)行檢定，本實(shí)驗(yàn)室滿足要求，在此環(huán)境條件下溫度變化對(duì)檢定結(jié)果可以忽略不計(jì)，所以：

9.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算

（1）列出標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表如表7。

表7 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

（2）計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc

因?yàn)楦鳂?biāo)準(zhǔn)不確定度分量之間是獨(dú)立的，互不相關(guān)。因此可以按方和根公式求出合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 uc，故

9.6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

擴(kuò)展不確定度U=k×uc

當(dāng)k=2時(shí)，扭矩扳子在量程100 N·m處的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為U=k×uc＝2×0.59＝1.18%

9.7 測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示

經(jīng)上述評(píng)定與計(jì)算用1.0級(jí)扭矩儀檢定3.0級(jí)扭矩扳子的示值誤差的測(cè)量擴(kuò)展不確定度為U＝1.18%。

10 檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗(yàn)證

檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗(yàn)證采用比對(duì)法：

在符合計(jì)量檢定規(guī)定的條件下，用扭矩扳子檢定裝置對(duì)精度為3級(jí)，測(cè)量范圍為30～140 N·m扭矩扳子進(jìn)行檢定，扭轉(zhuǎn)方向同為順時(shí)針，取100 N·m進(jìn)行3次測(cè)量，所得的結(jié)果與通用五菱、市計(jì)量院檢定結(jié)果進(jìn)行比較，如表8。

表8 三個(gè)實(shí)驗(yàn)室參與比對(duì)數(shù)據(jù)

則：0.35＜0.97

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，該裝置的不確定度驗(yàn)證符合要求。

11 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析和三個(gè)實(shí)驗(yàn)室比對(duì)驗(yàn)證，該扭矩扳子檢定裝置符合國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)表、國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1033-2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》和國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG707－2014《扭矩扳子檢定規(guī)程》的要求，有能力開(kāi)展扭矩扳子的檢定項(xiàng)目。