液压扭矩扳手计量校准中的注意事项和不确定度分析

【摘要】液压扭矩扳手是指能够输出和设定扭矩的一种螺栓紧固工具，属于高压液压工具，被广泛应用于重化工业领域的设备检修和安装。本文以HYTORC制造的HY系列液压扭矩扳手为例，介绍液压扭矩扳手计量校准过程中的一些注意事项，并对校准结果的不确定度进行分析。

【关键词】液压扭矩扳手；校准；不确定度

【DOI编码】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

液压扭矩扳手在螺纹连接拆装和控制预紧力方面具有无与伦比的优势，在风电等工业领域具有广泛的应用。随着质控要求的提高，液压扳手的校准要求也越来越高。下面结合液压扳手校准过程中遇到的一些实际问题，介绍校准过程中的注意事项，并对校准结果的不确定度进行分析。

1液压扭矩扳手的工作原理和结构组成

1.1工作原理

液压扳手的工作原理是通过油泵对液压扳手供油，油压作用于液压扳手并对施力对象施加一定的扭矩，通过与液压扳手连接的压力指示器（压力表等）直接或间接指示所施加的扭矩值。

1.2结构组成

液压扳手的工作系统主要由液压扳手及配套的高压泵、油管、压力指示器等组成。液压扳手按其结构可分成中空式和驱动式两种类型。

2液压扭矩扳手校准装置和校准前的准备

2.1校准装置

液压扳手的校准一般采用将其与标准扭矩传感器串联的方式进行校准。根据被校液压扳手的型号和量程，选择合适的扭矩传感器及转换接头进行连接。

2.2校准前的准备

液压扳手校準前应对扭矩标准装置显示仪表的零位进行调整，并确定需校准的扭矩值或其所对应的压力值，根据被校液压扳手的驱动轴尺寸选择合适的转换接头。还要仔细检查输油管各接头处的连接是否可靠、泵中的油量是否充足。将扭矩校准装置的传感器和显示仪表，转换接头和被校液压扳手正确连接，并固定在同一轴线上，确认好液压扳手的校准方向后，找到反作用支点并进行安全可靠的稳固。

3液压扳手校准过程中需注意的事项

首先从外观上看液压扳手的各零部件是否完好无损，检查各部件有无锈蚀或破损，并确保压力指示器（压力表）经过检定或校准合格。在校准前对液压扳手进行预加载操作，预加载到最大扭矩值，需预加载3次。在预加载阶段，同时检查液压系统的运转是否有异常情况发生，如有异常情况出现，立即泄压进行检查。

确保液压扳手与扭矩标准装置的连接可靠稳固，确保液压扳手的驱动轴与扭矩标准装置的传感器在同一轴线，并在校准过程中观察压力表的示值变化和扭矩输出值之间的关系是否正常，加载不得超过被校液压扳手的最大扭矩值，且在校准过程中人员应尽量远离校准装置的力臂受力处和反作用支点处。

按规程的方法对液压扳手进行校准，操作油泵驱动液压扳手主动进行加压，依据选定的校准点，按递增顺序平稳施加负荷，直至额定满负荷后卸载至初始点。校准时施加试验力应平稳。此步骤重复进行3次，并依次准确记录校准数据。

4液压扳手内插误差的不确定度分析

4.1概述

4.1.1测量依据

JJG（新）16—2014《液压扭矩扳手》。

4.1.2环境条件

温度：（15～30）℃。

4.1.3测量标准

液压扳手校准装置，测量上限为20000 Nm，准确度0.5级。

4.1.4被测对象

液压扭矩扳手（简称液压扳手），型号规格：HY-10MXT，出厂编号：M10EA1541-035，输出扭矩量程：2000～15000 Nm，制造厂：HYTORC。

4.1.5测量方法

在符合要求的环境条件下，将液压扳手与油泵等串联后，将液压扳手安置于标准装置上，通过液压泵驱动扳手施加扭矩，对标准装置施加扭矩至测量点，可得与液压扳手压力表示值相对应的标准扭矩值，该过程连续进行3次，用液压扳手压力表示值与校准方程求出的和负荷相对应的示值拟合值之差，除以液压扳手压力表示值，即得该测量点液压扳手的内插误差。

4.2建立数学模型

4.2.1数学模型

4.5扩展不确定的评定

取包含因子k=2，则扩展不确定度U=kuc，计算结果如表3所示。

5结束语

本文简单总结了液压扳手校准过程中应注意的事项，尽量避免校准过程中安全事故的发生，并对液压扭矩扳手的内插误差进行了不确定度的分析。我们应全面掌握校准液压扳手的经验和遇到问题的处理方法。本文对于我们日常进行液压扭矩扳手的校准和数据处理具有一定的参考作用。

【参考文献】

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[2]赵兴亮，弯天琪，郭翼翔，等.液压扭矩扳子的校准方法研究[J].计量技术，2016（11）：54-57.

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[4]液压扭矩扳手：JJG（新）16—2014[S].

【作者简介】

周士帝，男，1988年出生，工程师，学士，研究方向为几何量力学热学领域仪器仪表的计量检测。

（编辑：李加鹏）