专利名称：一种扭矩扳手测量结果不确定度评定方法
技术领域：
本发明涉及计量测试与统计领域，具体是指扭矩扳手测量结果不确定度批评定中的扭矩加载装置标准不确定度的量化分析的方法。
背景技术：
扭矩扳手是工业生产中机械设备装配与维修的计量器具，具有准确度的要求，在不同应用场合的工业生产中，根据准确度等级和生产技术要求来选择扭矩扳手，测量与控制拧紧螺栓的扭矩值。高精度的如I级扭矩扳手常常用来复检拧紧螺栓的扭矩值。扭矩扳手必须使用标准仪器设备来定期计量检定，该标准仪器设备即为扭矩扳手标准检定装置 (或称扭矩扳手标准检定仪)。根据计量学与统计学的要求，每一个计量检定结果都要评定其不确定度，企业或计量机构建立新的扭矩扳手标准检定仪、中国合格评定国家认可委员会对国家级计量检定机构的扭矩扳手标准检定仪的年度评审、上级计量机构对下级计量机构的扭矩扳手标准检定仪的年度评审，都要进行对该标准检定仪的不确定度的评定，确认该标准设备的测量能力。不确定度的评定实际上是一个对各个影响测量结果的要素进行量化分析处理的过程。我国的质量认证体系沿袭了国际质量认证体系，扭矩扳手标准检定装置测量能力的认可评审与扭矩扳手的计量管理办法都通过积极学习和仿照国际标准、欧盟标准以及德国标准来编制而成。扭矩扳手标准检定装置主要由扭矩测量仪、扭矩传感器、扭矩加载装置组成。现在计量机构实验室中的扭矩扳手检定装置都配置扭矩加载装置。对扭矩扳手标准检定装置的不确定度评定或扭矩扳手测量结果的不确定度评定应该从扭矩测量仪、扭矩传感器、 扭矩加载装置进行全面的评定，对所有影响测量结果的不确定度分量进行量化分析处理。 但是，无论从数据库中搜索到的已发表的国内外相关研究论文来看，还是中国合格评定国家认可委员会和中国计量科学研究院以及各省计量科学研究院对下级计量机构设备的认可评审工作，或国防系统一级和二级计量站对下级计量机构的设备的认可评审工作来看， 对扭矩扳手标准检定仪不确定度的评定或扭矩扳手测量结果不确定度的评定都不计及扭矩加载装置引入的不确定度分量。有些人已经考虑到扭矩加载装置对不确定度有影响，之所以都不计及扭矩加载装置引入的标准不确定度分量，或只模糊地或笼统地估算扭矩加载装置个别因素，如同轴度引入的标准不确定度分量，或重复使用贝塞尔公式对重复性实验数据进行计算来评定扭矩加载装置对不确定度的贡献，是因为人们对其缺乏深入研究，感到无法量化分析其引入的一些重要的不确定度分量，如弯矩引入的不确定度分量，扭矩加载装置变形与扭矩扳手变形引入的不确定度分量，不得不将其忽略或回避。我国相关检定规程 JJG797-1992、JJG707-2003、JJG995-2005 以及相关的国际标准 ISO 6789 Assembly tools for screws and nuts - Hand torque tools -Requirements and test methods for design conformance testing, quality conformance testing and recalibrationprocedure 2003、欧盟标准 EURA MET/cg-14/v. 01 Guidelines on the Calibration of Static Torque Measuring Devices 2007、德国标准 DKD-R3-8 Static Calibration of Torque Wrench Calibration Devices 2003都没有对扭矩加载装置提出技术要求和引入的不确定度分量的要求，避开相应论述，这是全球质量管理的缺失。因此，目前对于扭矩扳手标准检定装置不确定度的评定，或扭矩扳手测量结果不确定度的评定，或扭矩扳手测量结果示值误差不确定度的评定，其各不确定度分量仅仅包括以下部分
I.示值重复性引入的标准不确定度分量4。2.仪器与传感器引入的标准不确定度分量、，包括仪器的分辨力引入的分量。 准确度等级或最大允差引入的分量i零点漂移引入的分量+回零差引入的分量4。3.扭矩扳手引入的不确定度分量Uw ,包括扭矩扳手的分辨力引入的分量％和回零差引入的分量％。4.估读扭矩扳手设定值的误差引入的不确定度分量％。5.环境因素引入的不确定度分量岣。以上共9个不确定度分量，尚缺少扭矩加载装置引入的各个不确定度分量，这些尚缺的分量都是不确定度的重要影响量。现代电子工业技术发展迅猛，测量仪器与传感器的精度越来越高，唯有机械结构的扭矩加载装置没有变化，不仅制造精度没有要求提高，甚至出现简陋化，成了测量系统最大的测量误差来源，是扭矩扳手检定结果不确定度的最大影响因素。不计及扭矩加载装置引入的各个不确定度分量，扭矩扳手标准检定装置(扭矩扳手标准检定仪)不确定度的评定或扭矩扳手检定结果不确定度的评定结果必然偏小。扭矩扳手标准检定仪的不确定度评定和扭矩扳手测量结果不确定度的评定对扭矩扳手标准检定仪和扭矩扳手的设计与生产过程的质量控制有重要影响。不确定度评定不准确影响到扭矩扳手的测量结果的准确性，以及用户与生产商对扭矩扳手检定仪提出的技术要求，导致出现以为高精度实际低精度，以为高质量实际低质量，生产管理工作在无意中发生错误；不确定度评定不准确会影响到对扭矩扳手技术性能的正确判断，将不合格的扭矩扳手误判为合格产品，合格的扭矩扳手被误判为不合格产品，却以为判断正确的，发生计量管理工作的混乱；扭矩扳手是计量器具，不合格的计量器具会指示错误的拧紧扭矩值，同样发生生产管理工作的混乱，影响机械设备的制造质量和维修质量。许多机械设备发生爆炸等安全事故和质量事故因螺栓预紧力不正确引起，螺栓预紧力不正确则与扭矩扳手计量不准确有密切关系。2007年8月20日，台湾中华航空公司一架波音737-800型飞机在日本那霸机场降落后发生强烈爆炸，经查事故原因是一颗螺栓松脱造成。事故发生后，中华航空公司紧急对公司所拥有的13架同型号波音737-800飞机进行特别检查，在应检查的翼前缝条组件的 208颗螺栓竟有48%的螺栓预紧力不足，即螺栓的拧紧扭矩值不足。波音公司设定这些螺栓的拧紧扭矩值应在5(T80blf. in,实际只有3(T40blf. in，误差达到40 50%。究其原因为扭矩扳手计量不准确造成，扭矩扳手计量不准确可以追溯到计量检定准确与否，即扭矩扳手标准检定仪准确与否，扭矩扳手测量不确定度的评定准确与否。2010年12月14日，深圳地铁一号线国贸站扶梯发生逆行事故，造成25人受伤； 2011年7月5日，北京地铁4号线动物园站扶梯发生逆行事故，造成I死30伤。这两起事故的原因都是由于扶梯固定驱动电机的4颗螺栓松动，其中有一颗螺栓被拉断。这是典型的拧紧螺栓的扭矩值计量不准确造成的事故。拧紧扭矩值不足，螺栓会松动；拧紧扭矩值过大，会造成螺栓过载而被拉断，其它螺栓随之松动。由于扭矩计量不准确发生的事故可发生在许多场合，常见的行驶中汽车轮胎飞脱的原因也是由于螺栓松动导致被拉断，造成重大事故。机械设备由螺栓联接而成，大的石油化工管道以及风力发电机的风叶的一个联接法兰就有上百颗螺栓，技术要求这一圈螺栓必须预紧力一致，达到预定值，这就要求拧紧螺栓的计量器具必须准确，否则管道会漏油漏气，风叶会破断。尽管世界各国尤其西方工业国家十分重视螺栓联接的质量，对扭矩扳手的设计屡有创新，扭矩扳手检定仪也在不断更新换代以提高测量准确度，减小测量结果不确定度，但扭矩扳手标准检定装置不确定度的评定，或扭矩扳手测量结果不确定度的评定，或扭矩扳手测量结果示值误差不确定度的评定的完整性与准确性一直没有得到突破，扭矩加载装置的不确定度分量未能计入使之不完整，所评定的不确定度失实。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种科学、完整、准确的扭矩扳手测量结果不确定度评定方法。本发明所述的一种扭矩扳手测量结果不确定度评定方法，其特征在于包括以下步骤
1)将待测扭矩扳手放入测量系统中，该测量系统包括扭矩测量仪、扭矩传感器、扭矩加载装置，
2)测得扭矩扳手的实测值，
3)统计影响测量结果的各项不确定度分量，具体为
3. I)示值重复性引入的标准不确定度分量i 3. 2)仪器与传感器引入的标准不确定度分，
3.3)扭矩扳手引入的标准不确定度分量^，
3.4)估读扭矩扳手设定值的误差引入的标准不确定度分量％，
3.5)环境因素引入的标准不确定度分量％，
3.6)扭矩加载装置引入的标准不确定度分量4，
4)合成标准不确定度
权利要求
1.一种扭矩扳手测量结果不确定度评定方法，其特征在于包括以下步骤1)将待测扭矩扳手放入测量系统中，该测量系统包括扭矩测量仪、扭矩传感器、扭矩加载装置，2)测得扭矩扳手的实测值，3)统计影响测量结果的各项不确定度分量，具体为3.1)示值重复性引入的标准不确定度分量巧；3.2)仪器与传感器引入的标准不确定度分量、，3.3)扭矩扳手引入的标准不确定度分量^，3.4)估读扭矩扳手设定值的误差引入的标准不确定度分量％，3.5)环境因素引入的标准不确定度分量3.6)扭矩加载装置引入的标准不确定度分量％，4)合成相对标准不确定度
2.根据权利要求I所述的扭矩扳手测量结果不确定度评定方法，其特征在于所述步骤3. 6)中的扭矩加载装置引入的标准不确定度分为三种情况传感器为悬臂梁式支承的扭矩加载装置引入的标准不确定度A
3.根据权利要求1或2所述的扭矩扳手测量结果不确定度评定方法，其特征在于所述 步骤3. 3)中扭矩扳手引入的标准不确定度分量&包括扭矩扳手的分辨力引入的分量％以及与回零差引入的分量4。
4.根据权利要求1或2所述的扭矩扳手测量结果不确定度评定方法，其特征在于所述步 骤3. 6)中扭矩加载装置引入的标准不确定度分量巧，包括弯矩引入的不确定度分量《10,传感器末端支承的摩擦力矩引入的不确定度，手柄摩擦力矩引入的不确定度分量A同轴度引入的不确定度分量<，其中
全文摘要
本发明公开了一种扭矩扳手测量结果不确定度评定方法，首先将待测扭矩扳手放入测量系统中测得扭矩扳手的实测值，统计影响测量结果的各项不确定度分量示值重复性引入的标准不确定度分量；仪器与传感器引入的标准不确定度分量，扭矩扳手引入的标准不确定度分量，估读扭矩扳手设定值的误差引入的标准不确定度分量，环境因素引入的标准不确定度分量，扭矩加载装置引入的标准不确定度分量，之后合成标准不确定度 ，计算扩展不确定度 ()。本发明对扭矩加载装置引入的各项不确定度分量进行全面量化分析，不重复也不疏漏，从而解决扭矩扳手标准检定装置(扭矩扳手标准检定仪)的不确定度评定以及扭矩扳手测量结果不确定度评定的完整性与准确性问题。
文档编号G01L25/00GK102589802SQ20121004730
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者刘军 申请人:刘军