本发明涉及扭力扳手检定仪，尤其涉及了一种带平衡力位置补偿的扭力扳手检定仪及其补偿方法。
背景技术：
：扭力扳手检定仪广泛应用于计量技术机构及汽车、船泊及各种动力机械制造企业，主要用于扭力扳手的检定和校准。由于扭力扳子检定仪上的扭矩传感器使用时不仅受到扭矩作用，同时还受到平衡机构档杆产生的推力作用，推力使扭矩传感器产生一干扰输出，从而使扭力扳手检定仪的输出扭矩不仅与所作用的扭矩值成正比，还与平衡力的作用位置有关。在实际测量过程中，由于平衡力作用点到扭矩传感器之间的距离L与被检扭矩扳子有关，因此测试过程中施加的标准扭矩一定时，扭矩传感器的输出是不一定的，从而影响了扭力扳手检定仪的测量精度。技术实现要素：针对现有扭力扳子检定仪中用于产生标准扭矩值的扭矩传感器输出与平衡力作用位置有关的问题，本发明提出了一种带平衡力位置补偿的扭力扳手检定仪及其补偿方法，用位移传感器对平衡力作用位置进行监测并对位置变化引起的测量误差进行补偿，能有效提高扭力扳手检定仪的测量精度。为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一、一种带平衡力位置补偿的扭力扳手检定仪：检定仪包括机架、扭矩传感器、位移传感器、驱动机构、力矩平衡机构和测量指示仪表，测量指示仪表、扭矩传感器和力矩平衡机构均安装固定于机架上，扭力扳手的套环端同轴固定套在扭矩传感器上，扭力扳手的杆端连接力矩平衡机构，通过力矩平衡机构控制扭矩的力臂，力矩平衡机构侧方安装有用于检测力臂长度的位移传感器；机架底部安装有驱动机构，驱动机构连接扭矩传感器带动施加扭矩到扭力扳手上，扭矩传感器和位移传感器均与测量指示仪表连接。所述的力矩平衡机构包括力矩平衡机构支架、挡块、摇轮和丝杆，力矩平衡机构支架固定安装在机架上，两根丝杆水平平行地安装在平衡机构支架上，丝杆上套有挡块，挡块和丝杆形成丝杠螺母副，两根丝杆均与摇轮连接，扭力扳手的杆端被固定夹在两根丝杆上的挡块之间，转动摇轮带动丝杆旋转进而带动挡块沿丝杆轴向移动，使得挡块挡在扭力扳手杆端的不同位置从而实现力臂的调整。所述的位移传感器与丝杆平行并安装在挡块附近，位移传感器的固定端连接在机架上，移动端连接在力矩平衡机构的挡块上，位移传感器检测挡块沿丝杆轴向移动的位移。所述的驱动机构包括减速机和电机的变速传动部件，电机经减速机与扭矩传感器连接。所述的驱动机构还可以由摇轮、丝杆、蜗轮蜗杆等其他变速传动结构组成。所述的测量指示仪表具有扭矩通道端口和位移通道端口，扭矩传感器输出端口连接到测量指示仪表的扭矩通道端口，位移传感器输出端口与测量指示仪表的位移通道端口连接。所述的位移传感器是用于位移测量的一次元件。二、一种扭力扳手检定仪的平衡力位置补偿方法，其特征在于：1)驱动机构运行，施加扭力到扭矩传感器上，扭矩传感器输出固定的扭矩到扭力扳手上，扭力扳手的杆端被固定夹在所述力矩平衡机构的两块挡块之间；2)通过转动摇轮带动挡块沿丝杆轴向移动，调整挡块阻挡在扭力扳手杆端不同位置，形成不同力臂距离，通过位移传感器测得的位置转换为力臂长度；3)将扭矩传感器的输出值和位移传感器测得的力臂长度值输入到测量指示仪表中，经放大、AD转换计算得到平衡力位置补偿后的标准扭矩值，从而完成对扭力扳手检定仪的平衡力位置引起测量误差的补偿。所述的测量指示仪表中标准扭矩值的计算采用以下公式：其中，k1、k2分别表示第一、第二权重参数，M表示平衡力位置补偿后的标准扭矩值，L表示挡块到扭力扳手旋转轴之间的力臂长度，S扭矩传感器的输出值。所述的通过步骤2)不同力臂位置多次测试，再通过步骤3)计算获得标准扭矩值。本发明的有益效果是：本发明用位移传感器对平衡力作用位置进行监测并对位置变化引起的测量误差进行补偿，能有效提高扭力扳手检定仪的测量精度，解决了现有扭力扳子检定仪中用于产生标准扭矩值的扭矩传感器输出与平衡力作用位置有关的技术问题。附图说明附图1是本发明的结构正视图。附图2是本发明的结构侧视图。附图3是本发明的结构立体图。图中：扭矩传感器1、扭矩传感器输出端口11、测量指示仪表2、扭矩通道端口21、位移通道端口22、机架3、驱动机构4、减速机41、电机42、位移传感器5、位移传感器输出端口51、力矩平衡机构6、扭力扳手7、力矩平衡机构支架61、挡块62、摇轮63、丝杆64。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和图3所示，本发明包括机架3、扭矩传感器1、位移传感器5、驱动机构4、力矩平衡机构6和测量指示仪表2，测量指示仪表2、扭矩传感器1和力矩平衡机构6均安装在固定于机架3上，扭力扳手7的套环端同轴固定套在扭矩传感器1上，扭力扳手7的杆端连接力矩平衡机构6，通过力矩平衡机构6控制扭矩的力臂，力矩平衡机构6侧方安装有用于检测力臂长度的位移传感器5；机架3底部安装有驱动机构4，驱动机构4连接扭矩传感器1带动施加扭矩到扭力扳手7上，测量指示仪表2具有扭矩通道端口21和位移通道端口22，扭矩传感器输出端口11连接到测量指示仪表2的扭矩通道端口21，位移传感器输出端口51与测量指示仪表2的位移通道端口22连接。如图3所示，力矩平衡机构6包括力矩平衡机构支架61、挡块62、摇轮63和丝杆64，力矩平衡机构支架61固定安装在机架3上，两根丝杆64水平平行地安装在平衡机构支架61上，丝杆64上套有挡块62，挡块62和丝杆64形成丝杠螺母副，两根丝杆64均与摇轮63连接，扭力扳手7的杆端被固定夹在两根丝杆64上的挡块62之间，转动摇轮63带动丝杆64旋转进而带动挡块62沿丝杆64轴向移动，使得挡块62挡在扭力扳手7杆端的不同位置从而实现力臂的调整。位移传感器5与丝杆64平行并安装在挡块62附近，位移传感器5的固定端连接在机架3上，移动端连接在力矩平衡机构6的挡块上62，位移传感器5检测挡块62沿丝杆64轴向移动的位移。如图2所示，驱动机构4包括减速机41和电机42的变速传动部件，电机42经减速机41与扭矩传感器1连接。扭矩传感器安装在固定于机架上的驱动机构上，用于产生扭矩标准值M；驱动机构用于对扭矩传感器及被检扭矩扳子施加扭矩；位移传感器用于平衡挡块移动动时测量出当前平衡挡块到扭矩传感器中心的距离L；本发明的具体实施案例及其实施过程如下：实施过程是：1)检定时将扭力扳手安装在扭力扳手检定仪上，调整平衡机构的位置，驱动机构4运行，施加扭力到扭矩传感器1上，扭矩传感器1输出固定的扭矩到扭力扳手7的套环端上，扭力扳手7的杆端被固定夹在所述力矩平衡机构6的两块挡块62之间；2)通过转动摇轮63带动挡块62沿丝杆64轴向移动，调整挡块62阻挡在扭力扳手7杆端不同位置，形成不同力臂距离，通过位移传感器5测得的位置转换为力臂长度；3)通过标准准确的扭力扳手在不同力臂位置多次测试获得扭矩传感器(1)在不同平衡力臂下的输出值S，采用以下公式进行计算可获得第一、第二权重参数k1、k2：其中，k1、k2分别表示第一、第二权重参数，M表示平衡力位置补偿后的标准扭矩值，L表示挡块62到扭力扳手7旋转轴之间的力臂长度，S表示扭矩传感器1的输出值。4)对于待测的扭力扳手，将扭矩传感器1输出的固定扭矩值和位移传感器5测得的力臂长度值输入到测量指示仪表2中，测量指示仪表2有扭矩位移两个通道，测量指示仪表将扭矩及位移传感器信号接入后，经放大、AD转换采用以下公式计算得到平衡力位置补偿后的标准扭矩值：最终将得到的标准扭矩值与扭力扳手7上实际显示的扭矩值可进行比较实现检定。实施案例：制作一台500Nm扭力扳子检定仪，结构见图1～图3，其中扭矩测量选用圆轴式结构的规格为500Nm的扭矩传感器，输出(0-2mV/V)，准确度级别0.1级；位移测量选用LX-S型位移传感器，规格1000mm，输出(0-5)V。为了对扭矩传感器的输出特性用位移传感器进行补偿，将标准扭力扳子安装在扭力扳手检定仪上，在两个不同平衡位置(L＝200mm、L＝600mm)进行测试输出特性，测试结果见下表：100Nm200Nm300Nm400Nm500NmS(L＝200mm)0.39837mV/V0.79676mV/V1.19530mV/V1.59381mV/V1.99240mV/VS(L＝600mm)0.40059mV/V0.80116mV/V1.20187mV/V1.60253mV/V2.00328mV/V按L＝600mm位置进行对扭力扳手检定仪进行标定后，得到的测试数据为：100Nm200Nm300Nm400Nm500NmM(L＝200mm)99.95Nm199.95Nm299.95Nm399.95Nm499.95NmM(L＝600mm)100.55Nm201.05Nm301.60Nm402.15Nm502.75Nm结果表明，补偿前不同平衡力作用位置扭矩值相差0.5％左右。将上述测试数据代入公式)进行计算可以得到k1、k2的近似值：k1＝0.0040174k2＝-1.62493将扭矩传感器输出值S、补偿系数k1、k2、位移传感器测得的L(按mm单位计)代入公式即可得到与平衡力位置无关的扭矩值。100Nm200Nm300Nm400Nm500NmS(L＝200mm)99.95Nm199.95Nm299.95Nm400.00Nm500.00NmS(L＝600mm)100.00Nm199.95Nm299.95Nm400.00Nm500.00Nm结果表明，补偿后不同平衡力作用位置扭矩输出基本一致。由此可见本发明能解决扭力扳子检定仪中平衡力作用位置不同而带来的误差问题，有效提高了扭力扳手检定仪的测量精度，具有其突出的技术效果。当前第1页1 2 3