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珠建辉等：5kNm乏平式扭矩标准祝的设计及应厨研究 5kNm天平式扭矩标准机的设计及应用研究 TheResearchofDesignandApplicationon5kNm TorqueStandard MachinesofBalanceType 林建辉 陈秋贤 郭贵勇 (福建省计量科学研究院，福建 福州 350003) 摘 要：本文闹述了福建省计量科学研究院与台湾工研院合作研制的5kNm天平式扭矩标准机的原理、组成及技术指标 ，详细论述了其技术特性。该 扭矩标准机经检定，在(50～5000)Nm范围内其扭矩值误差、重复性均优于O．03％，符合预期的计量指标要求。至此，该研究成果为我省质检业务中的 扭矩计量提供强有力的技术支撑，也为兄弟院所今后研制高准确度、宽量程的扭矩标准机提供重要技术参考。 关键词：扭矩标准机；扭矩计量 ；扭矩传感器；天平式；自动化控制 扭矩标准机是扭矩计量器具检定系统框图中重要的 力值砝码系统的控制枢纽，用于加卸不同力值砝码 (组) 一 环，用于对扭矩仪及其它扭矩计量器具进行检定和校 并将砝码的重力值传递至杠杆系统以产生标准扭矩值 ， 准。近年来，宽量程、高准确度的扭矩计量器具在福建省 最后传递到被检扭矩计量器具，实现标准扭矩值的量值 内的企事业单位中应用十分广泛，尤其是量程为(50～ 传递，主要包括砝码加卸荷机构、杠杆平衡机构、杠杆松 5000)Nm的扭矩计量器具 日益普遍，因此对其进行准确、 紧机构及杠杆限位机构等。(5)软件系统由以下几个模 可靠的检定校准显得特别重要。为了能够满足我省扭矩 块组成：用户界面，显示，打印，采样控制，数据处理，扭矩 计量器具量值传递的需求，福建省计量科学研究院于 校准，主程序。 2011年 10月与台湾工研院合作研制一台量程为5kNm、 准确度等级为0．03级的天平式扭矩标准机，主机机台及 自动化的控制部份交 由台湾弘达公司加工组装，整机依 据JIG769—2009{扭矩标准机检定规程》经检定符合预 期的计量指标要求。 1 原理及组成 该扭矩标准机是采用杠杆和砝码的加载原理，即在 臂长恒定 (L=lo00mm)的杠杆上加载力值砝码(组)，从 而产生标准扭矩值，然后将标准扭矩值传递到被检扭矩 计量器具，通过比较两者的扭矩值，即可得到被检扭矩计 量器具的扭矩示值误差。该扭矩标准机的计量性能主要 取决于天平式杠杆的组合机构、刀 口及刀承的构造、力值 砝码(组)的稳定性、整机结构及安装质量的好坏。 如图1所示，该扭矩标准机主要 由以下几个部分组 成：主机、天平式杠杆、力值砝码、加荷控制及软件等系 统。其中：(1)主机系统是扭矩的施力机构，主要包括基 图 1 5kNm天平式扭矩标 准机外观 图 座、机架、立柱、横梁、导轨及其它辅助机构。(2)天平式 2 技术指标 杠杆系统是力值砝码的力值放大及传递机构，它位于主 (1)整机测量范围：(50—5000)Nm；(2)整机扭矩相对 机横梁的支座(即刀承)之上，包括刀 口、刀承及杠杆平衡 扩展不确定度：Ure O．03％(=2)；(3)砝码的力值误 配重砣等。(3)力值砝码系统用于对杠杆系统的刀口配 差：±0．O03％；(4)天平式杠杆：长度比为 1000ram：1000 置不同力值的砝码，主要包括底座、立柱、横梁机构、限位 mill，允许误差为 ±0．01％；(5)灵敏度要求：整机初负荷 机构及其它辅助机构。(4)加荷控制系统是杠杆系统和 和最大负荷的灵敏限不大于O．Ol％；(6)扭矩计量器具 *基金项 目：国家质检总局科技计划项 目《5kNm天平式扭矩标准机的研究与建立》。项 目编号 ：2011QK192 林建辉等：