基于空气轴承支撑的标准扭矩扳子校准装置的制作方法

本发明涉及一种标准扭矩扳子校准装置，尤其是一种基于空气轴承支撑的标准扭矩扳子校准装置，属于标准扭矩扳子校准技术领域。

背景技术：

2014年中国颁布的《标准扭矩扳子检定规程jjg1103-2014》中规定了标准扭矩扳子的检定设备为参考式扭矩标准机或静重式扭矩标准机。但在实际使用过程中发现，现有用于扭矩传感器校准的扭矩标准机在对高准确度标准扭矩扳子进行校准时，存在局限性。特别是对于高准确度标准扭矩扳子的校准，目前可用于高准确度标准扭矩扳子校准的扭矩标准装置大多为刀口式支撑结构。而刀口式支撑结构由于只有一个自由度限制，只能用于扭矩传感器测试，无法对受力状态复杂的标准扭矩扳子进行校准。此外，高准确度的标准扭矩装置多为卧式结构，在对标准扭矩扳子进行校准时，标准扭矩扳子必须摆放成竖立状态，从而会引入标准扭矩扳子自重造成的误差。

因此，需要针对标准扭矩扳子的结构特性和检定规程要求，设计一种特定的结构，模仿标准扭矩扳子使用状态进行校准，以获得更为准确和可靠的校准结果的校准装置。装置量程范围从1nm至3000nm，可覆盖现有标准扭矩扳子的量程范围。装置不确定度为0.03%（k=2）。装置建立后可对0.1级精度等级的标准扭矩扳子进行量值传递和溯源工作。以解决目前国内高准确度标准扭矩扳子校准装置缺失而引起的扭矩溯源问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于空气轴承支撑的标准扭矩扳子校准装置，为实现高准确度标准扭矩扳子的校准和检定提供了一种行之有效的解决方式。装置可对0.1级及以下1nm-3000nm量程范围内的所有标准扭矩扳子进行校准，填补了高准确度标准扭矩扳子校准检定设备的缺失。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于空气轴承支撑的标准扭矩扳子校准装置，包括控制台、升降系统、驱动系统、标准器、空气轴承支撑部件、转接部件、移动档杆机构、机架，所述机架底部固定于地面，底部内安装有升降系统，升降系统上面通过驱动系统安装标准器，由升降系统为驱动系统提供位置升降，从而能调整标准器安装空间，方便更换和安装标准器，所述标准器上端通过空气轴承支撑部件安装转接部件，由空气轴承支撑部件为标准器输出轴提供无摩擦支撑，消除被测标准扭矩扳子带来的非测量方向外力造成的影响，所述转接部件用于连接不同规格尺寸的标准扭矩扳子输出轴与校准装置，所述转接部件上面设有用于为不同力臂长度的标准扭矩扳子提供阻挡力的移动档杆机构。

所述升降系统包括减速电机、丝杆、丝杆螺母、导轨和导向轴套，电机连接驱动丝杆，带动丝杆螺母上下运动，丝杆螺母与驱动系统固定连接，带动驱动系统上下运动，所述驱动系统通过导轨和导向轴套与升降系统连接，由导轨和导向轴套保证驱动系统上下运动的垂直性。

所述驱动系统连接控制台，由控制台控制驱动系统，按需要输出相应的稳定的扭矩。

所述标准器为一种高准确度的扭矩传感器，所述标准器两端安装有端面齿，方便更换标准器。

所述转接部件由一组不同规格转接方榫组成；所述移动档杆机构是由一套可水平滑动的档杆与支架组成。

所述控制台置于机架旁边，并通过电缆连接升降系统、驱动系统，所述控制台加载有自动控制软件系统，可实现自动平稳的加载和按规定流程进行自动校准及数据读取、存储和处理；所述控制台具有实时双通道数据采集模块，用于避免读数延时所引起的误差，实时双通道数据采集模块采集的数据通过自动校准测量系统进行存储、处理、分析、绘制及打印，方便使用和数据存档。

当基于空气轴承支撑的标准扭矩扳子校准装置用于校准扭矩传感器时，所述空气轴承支撑部件上部的测试区安装被测传感器，被测传感器与机架顶端固定连接，另一端与穿过空气轴承支撑部件的的驱动系统输出轴相连。

本发明的有益效果在于：

本发明的基于空气轴承支撑的标准扭矩扳子校准装置，可解决目前国内高准确度标准扭矩扳子校准装置缺失而引起的扭矩溯源问题。

本发明的优点在于：

1)本发明设计的一种基于空气轴承支撑的标准扭矩扳子校准装置通过空气轴承支撑消除被测标准扭矩扳子引入的误差，提高了装置的校准精度。

2)本发明设计的标准器通过端面齿结构可快速拆装更换。

3）本发明设计的结构支架，不仅可以对标准扭矩扳子进行校准，还能对扭矩传感器进行校准。

附图说明

图1为本发明的基于空气轴承支撑的标准扭矩扳子校准装置结构示意图；

图2为用本发明的基于空气轴承支撑的标准扭矩扳子校准装置于校准扭矩传感器示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种基于空气轴承支撑的标准扭矩扳子校准装置，包括控制台(1)、升降系统(2)、驱动系统(3)、标准器(4)、空气轴承支撑部件(5)、转接部件(6)、移动档杆机构(8)、机架(7)等。本发明可用于高准确度标准扭矩扳子校准和检定，同时可作为参考式扭矩标准装置对扭矩传感器进行量值传递。

控制台1独立于装置本体，通过电缆相连。控制台1加载有自动控制软件系统，可实现自动平稳的加载和按规定流程进行自动校准及数据读取、存储和处理。控制台1采用实时双通道数据采集技术，可避免读数延时所引起的误差。采集后的数据可通过自动校准测量系统进行存储、处理、分析、绘制及打印，方便使用和数据存档。软件可自动识别市场上常用仪表的输出信号。

机架7为框架式钢结构体，底部固定于地面，顶部为固定端，可连接扭矩传感器。

装置底部安装有升降系统2，用于为驱动系统3提供位置升降的功能，从而能调整标准器4安装空间，方便更换和安装标准器4。

升降系统2包括减速电机、丝杆、丝杆螺母、导轨和导向轴套等部件。电机驱动丝杆，带动丝杆螺母上下运动，丝杆螺母与驱动系统3固定，带动驱动系统3上下运动。导轨和导向轴套保证了驱动系统3上下运动的垂直性。

升降系统2上面是驱动系统3，为校准装置提供扭矩。驱动系统3受控制台1控制，按需要输出相应的稳定的扭矩。

标准器4是一种高准确度的扭矩传感器，在使用过程中，可提供可靠的扭矩值做为驱动系统的参考值。标准器两端安装有端面齿，可便捷地进行更换。

空气轴承支撑部件5安装在标准器4上端，为标准器输出轴提供无摩擦支撑，消除被测标准扭矩扳子带来的非测量方向外力造成的影响。是装置的核心部件。

转接部件6用于连接不同规格尺寸的标准扭矩扳子输出轴与校准装置。转接部件6由一组不同规格转接方榫组成。

移动档杆机构8是由一套可水平滑动的档杆与支架组成，用于为不同力臂长度的标准扭矩扳子提供阻挡力。

装置使用时，将被测标准扭矩扳子卧放在转接部件6的检测位置上。调节移动档杆机构8的档杆到合适的位置，挑选合适的转接件使标准扭矩扳子与装置的扭矩输出的驱动系统3连接。空气轴承支撑部件5中的空气轴承会消除标准扭矩扳子在测试过程中引入的外力误差影响，使标准器4输出的标准扭矩值更可靠。根据控制系统提供的控制要求，驱动系统3输出所需的扭矩。

当测量不同量程规格的标准扭矩扳子时，需要根据被测标准扭矩扳子的量程范围选择合适的标准器4。更换标准器4时，通过升级系统2将驱动系统降3下，此时，通过端面齿与空气轴承和驱动系统3连接的标准器4会与上端的空气轴承脱离，随驱动系统3一同下降。此时可轻松取下标准器4。完成更换后，通过升降系统2还原驱动系统3和标准器4的位置。

当装置用于校准扭矩传感器时，如图2所示，在测试区安装被测传感器（9）。被测传感器9与机架7顶端固定连接，另一端与穿过空气轴承的驱动系统3输出轴相连。