液壓扭矩扳手計量校準中的注意事項和不確定度分析

【摘要】液壓扭矩扳手是指能夠輸出和設定扭矩的一種螺栓緊固工具，屬于高壓液壓工具，被廣泛應用于重化工業領域的設備檢修和安裝。本文以HYTORC制造的HY系列液壓扭矩扳手為例，介紹液壓扭矩扳手計量校準過程中的一些注意事項，并對校準結果的不確定度進行分析。

【關鍵詞】液壓扭矩扳手；校準；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.05.014

Precautions and Uncertainty Analysis in Calibration of Hydraulic Torque Wrenches

ZHOU Shidi

（Shanghai Jiexiang Measurement and Control Technology Co.， Ltd.， Shanghai 201315， China）

Abstract： Hydraulic torque wrench refers to a bolt tightening tool that can output and set torque. It belongs to high-pressure hydraulic tools and is widely used in equipment maintenance and installation in multiple heavy chemical industry fields. This article takes the HY series hydraulic torque wrench manufactured by HYTORC as an example to introduce some precautions in the calibration process of hydraulic torque wrenches and analyze the uncertainty of the calibration results.

Key words： hydraulic torque wrench； calibration； uncertainty

液壓扭矩扳手在螺紋連接拆裝和控制預緊力方面具有無與倫比的優勢，在風電等工業領域具有廣泛的應用。隨著質控要求的提高，液壓扳手的校準要求也越來越高。下面結合液壓扳手校準過程中遇到的一些實際問題，介紹校準過程中的注意事項，并對校準結果的不確定度進行分析。

1液壓扭矩扳手的工作原理和結構組成

1.1工作原理

液壓扳手的工作原理是通過油泵對液壓扳手供油，油壓作用于液壓扳手并對施力對象施加一定的扭矩，通過與液壓扳手連接的壓力指示器（壓力表等）直接或間接指示所施加的扭矩值。

1.2結構組成

液壓扳手的工作系統主要由液壓扳手及配套的高壓泵、油管、壓力指示器等組成。液壓扳手按其結構可分成中空式和驅動式兩種類型。

2液壓扭矩扳手校準裝置和校準前的準備

2.1校準裝置

液壓扳手的校準一般采用將其與標準扭矩傳感器串聯的方式進行校準。根據被校液壓扳手的型號和量程，選擇合適的扭矩傳感器及轉換接頭進行連接。

2.2校準前的準備

液壓扳手校準前應對扭矩標準裝置顯示儀表的零位進行調整，并確定需校準的扭矩值或其所對應的壓力值，根據被校液壓扳手的驅動軸尺寸選擇合適的轉換接頭。還要仔細檢查輸油管各接頭處的連接是否可靠、泵中的油量是否充足。將扭矩校準裝置的傳感器和顯示儀表，轉換接頭和被校液壓扳手正確連接，并固定在同一軸線上，確認好液壓扳手的校準方向后，找到反作用支點并進行安全可靠的穩固。

3液壓扳手校準過程中需注意的事項

首先從外觀上看液壓扳手的各零部件是否完好無損，檢查各部件有無銹蝕或破損，并確保壓力指示器（壓力表）經過檢定或校準合格。在校準前對液壓扳手進行預加載操作，預加載到最大扭矩值，需預加載3次。在預加載階段，同時檢查液壓系統的運轉是否有異常情況發生，如有異常情況出現，立即泄壓進行檢查。

確保液壓扳手與扭矩標準裝置的連接可靠穩固，確保液壓扳手的驅動軸與扭矩標準裝置的傳感器在同一軸線，并在校準過程中觀察壓力表的示值變化和扭矩輸出值之間的關系是否正常，加載不得超過被校液壓扳手的最大扭矩值，且在校準過程中人員應盡量遠離校準裝置的力臂受力處和反作用支點處。

按規程的方法對液壓扳手進行校準，操作油泵驅動液壓扳手主動進行加壓，依據選定的校準點，按遞增順序平穩施加負荷，直至額定滿負荷后卸載至初始點。校準時施加試驗力應平穩。此步驟重復進行3次，并依次準確記錄校準數據。

4液壓扳手內插誤差的不確定度分析

4.1概述

4.1.1測量依據

JJG（新）16—2014《液壓扭矩扳手》。

4.1.2環境條件

溫度：（15～30）℃。

4.1.3測量標準

液壓扳手校準裝置，測量上限為20000 Nm，準確度0.5級。

4.1.4被測對象

液壓扭矩扳手（簡稱液壓扳手），型號規格：HY-10MXT，出廠編號：M10EA1541-035，輸出扭矩量程：2000～15000 Nm，制造廠：HYTORC。

4.1.5測量方法

在符合要求的環境條件下，將液壓扳手與油泵等串聯后，將液壓扳手安置于標準裝置上，通過液壓泵驅動扳手施加扭矩，對標準裝置施加扭矩至測量點，可得與液壓扳手壓力表示值相對應的標準扭矩值，該過程連續進行3次，用液壓扳手壓力表示值與校準方程求出的和負荷相對應的示值擬合值之差，除以液壓扳手壓力表示值，即得該測量點液壓扳手的內插誤差。

4.2建立數學模型

4.2.1數學模型

4.5擴展不確定的評定

取包含因子k=2，則擴展不確定度U=kuc，計算結果如表3所示。

5結束語

本文簡單總結了液壓扳手校準過程中應注意的事項，盡量避免校準過程中安全事故的發生，并對液壓扭矩扳手的內插誤差進行了不確定度的分析。我們應全面掌握校準液壓扳手的經驗和遇到問題的處理方法。本文對于我們日常進行液壓扭矩扳手的校準和數據處理具有一定的參考作用。

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[4]液壓扭矩扳手：JJG（新）16—2014[S].

【作者簡介】

周士帝，男，1988年出生，工程師，學士，研究方向為幾何量力學熱學領域儀器儀表的計量檢測。

（編輯：李加鵬）