企业建立扭矩扳子计量标准的探讨

岳利敏

（柳州五菱汽车工业有限公司山东分公司，山东 青岛266555）

1 企业建立扭矩计量标准的目的

汽车装配件对扭矩的要求标准较高，扭矩偏大偏小，直接影响汽车装配件的质量，因此，企业对扭矩扳子的计量校准、检定关注度非常高。

为了保证公司扭矩扳子检定项目的合法、正确以及扭矩量值传递的正确性，特建立此计量标准，确保其量值的可信度和准确度。

2 计量标准的工作原理及其组成

2.1 计量标准的工作原理

使用符合检定规程JJG707-2014《扭矩扳子》要求的扭矩扳子检定仪（简称扭矩仪）对工作用的扭矩扳子（简称扳子）进行示值误差的检定。检定时，将扳子与扭矩仪按正确方式连接，选定扳子需要的扭矩值，调整扭矩仪的零位后，在扳子的把手部位平稳加力，加力方向应垂直于扳子的把手及扭矩的矢量方向，加力至选定的扭矩值，同时读取扭矩仪的示值，重复3次，按（1）式计算扳子的示值误差（单位为N·m）。

式中：△为扳子的示值误差；M为扳子的扭矩值；Q为扭矩仪的扭矩值。

2.2 计量标准的组成

准确度为1级的扭矩扳子检定仪。

3 计量标准器及主要配套设备

计量标准器的配置应当按照计量检定规程或计量技术规范的要求，科学合理、完整齐全的配置计量标准器及配套设备，并能满足开展检定或校准工作的需要[1]。标准配置如表1。

表1 计量标准器及主要配套设备

4 计量标准的主要技术指标

计量标准器及主要配套设备，其计量特性应符合相应计量检定规程或技术规范的要求，并能满足开展检定或校准工作的需要[2]。如表2。

表2 计量标准的主要技术指标

5 环境条件

环境条件应当满足开展检定或校准工作的要求，并对实验室温湿度进行监测记录，按照JJG707-2014《扭矩扳子检定规程》6.11 要求[1]。

检定环境温度（23±5）℃，检定过程中温度变化不超过±1℃，相对温度不大于80%RH[1]。如表3。

表3 环境条件

6 计量标准的量值溯源和传递框图

为了保证计量标准的溯源性，计量标准的量值应当溯源至计量基准或社会公用计量标准，当不能采用检定或校准方式溯源时，应通过比对的方式，以确保计量标准的一致性[3]。传递图如图1。

图1 计量标准的量值溯源和传递框图

7 计量标准的重复性试验

使用本厂准确度为1级的扭矩扳子检定仪对扭矩扳子（准确度为3级，测量范围为30～140 N·m），在受检点100 N·m处进行重复测量10次，试验数据如表4。

表4 重复性试验

通过以上试验得出，扭矩标准装置的测量重复性合格。

8 计量标准的稳定性试验

使用本厂准确度为1级的扭矩扳子检定仪对扭矩扳子（准确度为3级，测量范围为30～140 N·m），在受检点100 N·m处进行测量10次，实验数据如表5。

表5 稳定性试验

通过以上试验得出，扭矩标准装置的稳定性符合要求。

9 检定或校准结果的测量不确定度评定

9.1 概述

（1）测量方法：依据JJG707-2014《扭矩扳子检定规程》及国家计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》，取一把30～140 N·m，准确度为3级的扭矩扳子来分析测量结果不确定度。

（2）环境条件：温度（23±5）℃，相对湿度≤80%RH。

（3）测量标准：准确度为1级，测量范围40～200 N·m的扭矩扳子检定仪。

（4）被测对象：准确度为3级，测量范围30～140 N·m的扭矩扳子。

（5）测量过程：对于测量范围为30～140 N·m的扭矩扳子，测量点不小于均匀分布的3点。

9.2 建立数学模型

检定时，将扳子与扭矩仪按正确方式连接，选定需要的扭矩值，调整扭矩仪的零位后，在扳子的把手部位平稳加力，加力方向应垂直于扳子的把手及扭矩的矢量方向，加力至选定的扭矩值，同时读取扭矩仪的示值，重复3次，按（1）式计算扳子的示值误差（单位为 N·m）。

式中：△为扳子的示值误差；M为扳子的扭矩值；Q为扭矩仪的扭矩值。

灵敏系数为：

9.3 标准不确定度来源

（1）被检扳子测量重复性引起的不确定度；属A类评定；

（2）计量标准（扭矩仪）估算引起的不确定度分量；属B类评定；

（3）扳子读数误差引起的不确定度分量；属B类评定；

（4）检定环境温度引起的不确定度分量；属B类评定。

9.4 标准不确定分量的评定

（1）被检扳子测量重复性引起的不确定度的评定

取一把30～140 N·m，在100 N·m出进行10次测量，用该点的测量来估算不确定度分量。测量数据如表6。

表6 测量数据

通过计算得：

单次测量的标准

而实际测量结果为3次的平均值，所以

最佳估计值的标准不确定度Sx¯：

（2）计量标准估算引起的不确定度分量u2的评定

因1.0级扭矩仪的允许误差为±1%，为均匀分布所以

（3）扭矩扳子读数误差引起的不确定度分量u3的评定

扭矩扳子的扭矩值是通过扭矩仪数显器方式来读取，所以人员读数对检定结果的不确定的影响可忽略不计，即u3=0

（4）检定环境温度引起的不确定度分量u4的评定

依据JJG707-2014《扭矩扳子检定规程》，扳子应在温度（23±5）℃，相对湿度≤80%RH的条件下进行检定，本实验室满足要求，在此环境条件下温度变化对检定结果可以忽略不计，所以：

9.5 合成标准不确定度计算

（1）列出标准不确定度分量一览表如表7。

表7 标准不确定度分量一览表

（2）计算合成标准不确定度uc

因为各标准不确定度分量之间是独立的，互不相关。因此可以按方和根公式求出合成标准不确定度 uc，故

9.6 扩展不确定度的评定

扩展不确定度U=k×uc

当k=2时，扭矩扳子在量程100 N·m处的相对扩展不确定度为U=k×uc＝2×0.59＝1.18%

9.7 测量不确定度的报告与表示

经上述评定与计算用1.0级扭矩仪检定3.0级扭矩扳子的示值误差的测量扩展不确定度为U＝1.18%。

10 检定或校准结果的验证

检定或校准结果的验证采用比对法：

在符合计量检定规定的条件下，用扭矩扳子检定装置对精度为3级，测量范围为30～140 N·m扭矩扳子进行检定，扭转方向同为顺时针，取100 N·m进行3次测量，所得的结果与通用五菱、市计量院检定结果进行比较，如表8。

表8 三个实验室参与比对数据

则：0.35＜0.97

根据以上数据，该装置的不确定度验证符合要求。

11 结束语

经过分析和三个实验室比对验证，该扭矩扳子检定装置符合国家计量检定系统表、国家计量技术规范JJF1033-2016《计量标准考核规范》和国家计量检定规程JJG707－2014《扭矩扳子检定规程》的要求，有能力开展扭矩扳子的检定项目。