重型冲击式气扳机性能测试系统的试验研究角尺
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重型冲击式气扳机性能测试系统的试验研究
重型冲击式气扳机性能测试系统的试验研究 2011年12月09日 来源： 为了从理论和实践上进一步验证重型冲击式气扳机性能测试系统的稳定性和可靠性，本文对一些典型的重型气扳机在本系统上的扭矩测试结果进行了分析与研究，其具体目的是： (1)验证传感器的线性和稳定性； (2)验证试验台可达到的最大量程是否满足设计要求； (3)最小量程的分辨率； (4)测试系统的稳定性； (5)给出某一产品的测量不确定度； (6)给出5种典型产品的测试结果； (7)与现有试验台数据的比较； (8)分析产生差异的原因及修正后的数据比较。1 测试系统的校准 本系统的校准见图1。图1 测试系统的标定 试验台的型号为BS2型，其量程为200～4 000 N*m。根据试验台的量程及需要测试的重型冲击式气扳机的类型，设计了5种规格的试验用螺栓和螺母，其螺纹尺寸满足国家标准的要求，所用材料为适宜的合金结构钢。这5种螺栓的规格为M16、M20、M24、M30和M42。 在传感器的对称点上贴有4片应变片，其桥路见图2。 图2中的布片形式为全桥四工作臂输出，其特点是桥路简单，连接容易，还可实现温度补偿。图2 应变片构成的桥路 经过大量的标定，得到了5种试验螺栓的回归直线方程，见表1。表1 5种试验螺栓的回归直线方程螺栓规格回归直线方程应变仪增益波存电压，mV备 注M16y=19.8+652.7x2002合金钢螺母M20y=50.8+805.2x2002合金钢螺母M24y=66.0+979.1x2002合金钢螺母M30y=24.4+1 338x2002合金钢螺母M42y=170+1 964x2002合金钢螺母 注：x——电桥输出电压量 y——扭矩 传感器线性的检验采用加标准砝码的方法，由于条件限制，所加砝码的值均在传感器的下限以外，但从结果分析来看，线性是非常好的，对产生的回归直线方程来讲，其误差最大为4.5%，相关系数为0.996 23。 假设传感器最大可测上限为8 000N.m，而螺栓为M42，由表1和传感器的结构尺寸，可以算出传感器产生的最大周向应力σ0为932MPa，此值与合金钢的许用应力σ0.2=900MPa相符。 假设传感器最小可测下限为200N.m，而对应的螺栓为M16，由表1和传感器的结构尺寸，可以算出传感器产生的最小周向应力σ0为64MPa，此值相当于满量程值的1／15，以现有仪器的分辨率，足可以分辨出来。2 一些机器的试验结果 在得到了各种试验螺栓的标定回归直线方程后，便可以着手进行机器试验了。由于条件所限，我们选取了气扳机系列产品中不同型号的A、B、C、D、D′、E等6台样机。由于是对测试系统的验证，所以所列数据仅供参考。此外，由于外界条件的限制，如空压机站不能提供较高气压，所以，以下试验均是在压力为0.5 MPa下进行的。 具体结果见表2～表7。各组均值为5次试验结果的算术平均值。表2 A气扳机的试验(试验螺栓规格为M16)扭矩(N.m)141192233264269标准偏差(N.m)4.335.026.106.386.40采样时间(s)0.40.81.21.62.0表3 B气扳机的试验(试验螺栓规格为M20)扭矩(N.m)280386454488500标准偏差(N.m)27.221.38.879.9617.3采样时间(s)0.40.81.21.62.0表4 C气扳机的试验(试验螺栓规格为M24)扭矩(N.m)191278344398445标准偏差(N.m)20.028.019.812.617.9采样时间(s)0.61.21.82.43.0表5 D气扳机的试验(试验螺栓规格为M30)扭矩(N.m)342515671777849标准偏差(N.m)9.1032.127.328.129.8采样时间(s)0.61.21.82.43.0表6 D′气扳机的试验(试验螺栓规格为M30)扭矩(N.m)332522670755840标准偏差(N.m)14.714.615.015.716.6采样时间(s)0.61.21.82.43.0表7 E气扳机的试验(试验螺栓规格为M42)扭矩(N.m)1 0141 3391 5971 7941 965标准偏差(N.m)80.486.780.454.659.4采样时间(s)12345 表8给出B冲击式气扳机在不同时间测得的值的比较，试验用螺母也进行了更换。表8 B气扳机在不同日期测得的数据测试日期扭矩(N.m)采样时间(s)0.40.81.21.62.01997-03-12均值285380455499524偏差13.413.513.513.513.81997-04-02均值280386454488500偏差27.221.38.879.9617.3 从表8的结果可以看出，更换A3材料的螺母后，对测试影响不大，也具有良好的稳定性。但是如果用A3材料的螺母做多次试验，由于屈服强度的不同，螺母很容易损坏，因而会产生较大的差异。 表9给出了BS2型