扭转试验机型式评价大纲

JJF1299—20111扭转试验机型式评价大纲1范围本大纲适用于机械式、电子式扭转试验机及专用扭转试验机(以下简称扭转机)的型式评价。本大纲不适用于金属线材扭转机的型式评价。2引用文献JJG269—2006JJG762—2007JJF1096—2002JJF1115—2004扭转试验机引伸计引伸计标定器校准规范光电轴角编码器校准规范GB/T2611—2007试验机通用技术要求GB10128—2007金属材料室温扭转试验方法GB5226.1—2008/IEC60204-1:2005机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件JB/T9370—1999扭转试验机技术条件上述文件中的条款通过本大纲的引用而成为本大纲的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修改版均不适用本大纲,然而,鼓励根据本大纲达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本大纲。3概述3.1用途扭转机主要应用于材料及制成品的扭转力学性能的测量,也可用于材料及制成品的扭转破坏等性能试验。3.2结构原理扭转机根据力矩(偶)平衡的原理工作,可具有多种结构形式,但均须有扭矩测量机构、扭矩施加系统和受扭试样的夹持装置。需要给出试样扭角的扭转机,应该配备夹头转角测量装置或扭转计。4法制管理要求4.1计量单位扭转机应采用法定计量单位。扭矩的单位采用牛[顿]米(符号:Nm)及其倍数或分数单位。转角(或扭角)的单位采用度(符号:°)及其倍数或分数单位。转速的单位采用转每分(符号:r/min)及其倍数或分数单位。JJF1299—201124.2准确度要求扭转机按其各项技术指标划分为0.5级、1级两个级别。各级别的技术指标见表1。4.3计量法制标志和计量器具标识的要求必须在扭转机机身的明显部位标注计量法制标志和计量器具标识,其标志和标识应清晰可辨、牢固可靠。4.3.1计量法制标志的内容—制造计量器具许可证的标志和编号(试验样机应预留位置);—计量器具型式批准标志和编号(试验样机应预留位置,本项不是强制性规定);—产品合格印、证(此项可与扭转机本体分开设置)。4.3.2计量器具标识的内容—名称;—规格、型号;—额定扭矩值;—级别;—出厂日期、编号;—制造者名称。4.4申请单位应提交的技术资料和试验样机4.4.1申请单位应提交的技术资料—样机照片;—产品标准(含检测方法);—总装图、电路图和主要零部件图;—使用说明书;—制造单位或技术机构所做的试验报告。4.4.2试验样机申请单位应按下列原则提供试验样机:按单一产品申请的,样机数量为(1~3)台;按系列产品申请的,每个系列产品中抽取三分之一具有代表性的规格产品(由承担试验的技术机构根据申请单位提供的技术资料确定,原则上应包括该系列产品中额定扭矩值中最大和最小的两种规格);每种规格的样机数量,按单一产品的原则执行。按以上原则,数量太多的,可适当减少样机数量。在技术机构的实验室安装、试验有困难的,可由技术机构提出,经委托的政府计量行政部门同意后,技术机构可以派技术人员到申请单位的生产现场或者使用现场进行试验。5计量要求5.1扭矩施加系统5.1.1一般性能5.1.1.1移动夹头应能沿导轨灵活移动、无卡滞现象、且保证足够大的范围,能方便试样安装及进行扭矩、扭角试验。能方便进行扭矩、扭角(或转速)的计量检定与校准。JJF1299—201135.1.1.2主动夹头施加或平衡扭矩时,应平稳、连续、无明显冲击和脉动现象。5.1.1.3在试验过程中夹头不应有损伤,不应与试样产生相对滑移。5.1.2同轴度扭转机两夹头的同轴度:≤φ0.3mm;5.1.3扭转速度扭转夹头的转速应满足下列要求:a)扭转速度的示值相对误差:±1.0%;b)扭转速度的示值重复性:≤1.0%。5.2扭矩测量系统5.2.1一般性能5.2.1.1与计量性能有关的附件应齐全完好,标注相应标志、标记,不得更换或混淆使用。5.2.1.2电子式扭矩测量装置的零点漂移在15min内不超出测量下限的±1.0%;5.2.1.3扭矩测量装置应有零点调节功能、最大试验值保存功能及扭转方向识别功能。5.2.2扭矩计量性能各级别扭转机的扭矩计量性能应符合表1技术指标。表1各级别扭转机的扭矩计量技术指标相对分辨力%示值相对误差%示值重复性%回零误差%FS准确度级别0.50.25±0.50.50.510.5±1.01.01.0注:对于机械式扭转机,带与不带被动针和记录装置其示值相对误差均应符合表1的技术指标。5.3主动夹头转角测量装置5.3.1一般性能5.3.1.1主动夹头转角测量装置应有零点调节功能,最大试验值保存功能及扭转方向识别功能。5.3.1.2主动夹头转角的测量范围一般为5°~360°。5.3.2转角测量装置计量性能主动夹头转角测量装置的计量性能应符合表2技术指标。表2夹头转角测量装置计量技术指标分辨力(°)示值相对误差(%)示值重复性(%)0.025±1≤15.4扭角测量系统扭角测量系统由扭转计及配套指示装置组成,用于测量试样标距内的扭角。5.4.1扭角测量下限为0.5°,测量上限≥12°。5.4.2扭转测量系统的计量性能应符合表3的技术指标。JJF1299—20114表3扭转计的计量指标标距误差%扭角分辨力(°)扭角示值误差扭角示值重复性绝对(°)相对(%)绝对(°)相对(%)±0.50.001±0.005±1.00.0051.0注:扭角示值误差、示值重复性取其大值。6通用技术要求6.1电气设备6.1.1绝缘电阻不应小于1MΩ。6.1.2在动力电路导线和保护联结电路(如机壳)之间施加最大试验电压近似1s时间,不应出现击穿放电现象。6.2安全保护装置6.2.1扭转机的过载保护装置应灵敏、可靠,当扭矩超过每挡量程上限的2%~5%时,安全装置应立即动作,自动停机。6.2.2当扭转机的扭矩或者扭转角超过设定值时,安全装置应立即动作,自动停机。6.2.3试样断裂后扭转机应自动停机。6.3耐运输颠簸性能扭转机在包装条件下,应能承受运输颠簸试验而无损坏。试验后,扭转机不经调修(不包括操作程序准许的正常调整)仍应符合本大纲的全部计量要求、通用技术要求。6.4其他要求扭转机的基本要求、装配质量、机械安全防护和外观质量等,应符合GB/T2611—2007中第3章、第4章和第10章的规定。7型式评价项目试验机型式评价项目见表4。表4试验机的型式评价试验项目表序号项目类别型式评价项目项目属性1观察项目法制管理要求计量单位主要单项2准确度要求主要单项3计量法制标志和计量器具标识主要单项4提交的技术资料和试验样机主要单项5试验项目计量要求扭矩施加系统一般性能非主要单项6同轴度主要单项7扭转速度主要单项8扭矩测量系统一般性能非主要单项9示值相对分辨力主要单项5表4(续)序号项目类别型式评价项目项目属性10试验项目计量要求扭矩测量系统示值相对误差主要单项11示值重复性主要单项12回零误差主要单项13主动夹头转角测量装置一般要求非主要单项14示值分辨力主要单项15示值相对误差主要单项16示值重复性主要单项17扭角测量系统计量性能测量范围非主要单项18标距误差主要单项19示值分辨力主要单项20示值相对误差主要单项21示值重复性主要单项22通用技术要求电气设备绝缘电阻主要单项23耐电压主要单项24安全保护装置过载保护装置主要单项25试验结束保护装置主要单项26耐运输颠簸性能运输颠簸后性能主要单项27其他要求基本要求、装配质量、机械安全防护和外观质量等非主要单项注:1.变形测量系统应根据引伸计的级别进行考核;2.如果试验样机体积或重量较大,不易进行耐运输颠簸性能试验时,可不进行该项试验。8试验项目的试验条件和方法8.1试验目的试验的目的是检验扭转机在8.2规定的试验条件下是否符合本大纲5、6中的各项计量要求和通用技术要求。8.2试验条件8.2.1安装要求环境条件(a)扭转机安装在稳固的基础上,水平度不超出0.2mm/m。(b)扭转机在室温10℃~35℃,相对湿度不大于80%条件下检定,试验过程中环境温度变化不大于2℃/h。6(c)试验时周围应无影响检测结果的振动、电磁场或其他干扰源。(d)工作电源的电压波动范围不超出额定电压±10%。8.2.2试验设备各级别扭转机型式评价用标准器具见表5。表5各级别扭转机检定用标准器具序号标准器具技术指标检测项目备注1标准扭矩仪0.1级,0.3级扭矩/2校验杠杆、力值砝码力臂误差:±0.1%砝码力值误差:±0.05%扭矩杠杆应有调平衡装置3光电轴角编码器准确度等级不低于5级夹头扭转角度和转速、扭转计扭角/4水平仪0.05mm/m安装水平度/5检验棒工作长度:150mm圆柱度:≤0.009mm同轴度/6百分表分度值:≤0.01mm7电子秒表分度值:≤0.01s扭转速度/8游标卡尺范围:(0~150)mm分度值:≤0.02mm扭转计标距/9位移标定仪允许误差:±0.15%应变式扭转计扭角/8.3试验项目的试验方法按照第4条要求审查提交的技术资料,符合要求后进行样机的验收及以下各项目的检测。8.3.1扭矩施加系统的检测8.3.1.1一般性能在扭转机施加、卸除扭矩的过程中观测检查5.1.1,应符合相应要求。8.3.1.2两夹头同轴度的检验用百分表进行检验。检验时,先将检验棒装在被动夹头中并向外伸出夹头110mm,百分表连同表架装于主动夹头上转动,检测检验棒端头及距端头100mm处的径向圆跳动,取最大值记为Δ1;再将检验棒装在主动夹头中并向外伸出夹头110mm,百分表连同表架装于机身上,转动夹头,检测检验棒端头及距端头100mm处的径向圆跳动,取最大值记为Δ2。同轴度按式(1)计算:Δ=Δ1+Δ2(1)式中:Δ—主动夹头对被动夹头的同轴度;Δ1—主动主轴轴线对被动夹头轴线的同轴度;JJF1299—20117Δ2—主动夹头轴线对主动主轴轴线的同轴度。同轴度应不超出5.1.2要求。8.3.1.3夹头扭转速度的检测1)扭转速度固定或分级的,按照标称速度选择检测最低、中间、最高3点速度。扭转速度连续可调的,在测量下限至测量上限范围,大致均匀分布检测不少于3点。最低检测点为6°/min,最高检测点为扭转机额定转速。2)扭转速度检测方法扭转速度的检测可采用以下两种方法之一进行:方法一:当扭转速度≥360°/min时采用本方法检测,检测角度应为360°的整数倍。在扭转机上安置一个固定指针,指针对准主动夹头的刻线,按设定的转速驱动主动夹头,用秒表测量夹头扭转至规定转角(周角)ϕi所需的时间tij,重复此测量过程3次。方法二:当扭转速度<360°/min时采用本方法检定,检定时间应不少于2min。采用光电轴角编码测量系统和秒表进行测量。将光电轴角编码器的传动轴同轴串入主动夹头、传感器壳体适当固定不动。按设定的转速驱动主动夹头,在消除初始间隙并证实连接正常后,秒表开始计时的同时将光电轴角编码测量系统清零,用秒表测量光电轴角编码器的示值达到规定转角ϕi所需的时间tij,重复此测量过程3次。注:主动夹头扭转速度大于60r/min时,可直接使用转速表进行检测。3)主动夹头扭转速度指标的计算主动夹头扭转速度的示值相对误差wi,示值重复性bi按式(2)、式(3)计算:wi=×100%(2)bi×100%(3)式中:vi—对应第i检定点的标称扭转速度;ti—第i检定点,主动夹头3次扭转至规定转角ϕi所需时间tij的算术平均值;timax,timin—第i检定点,主动夹头3次扭转至规定转角ϕi所需时间的最大值、最小值。检测结果应符合5.1.3要求。8.3.2扭矩测量系统的检测8.3.2.1一般要求1)目测检测5.2.1.1,应符合规定技术要求。2)在扭转机施加、卸除扭矩的过程中观测检查5.2.1.3,应符合相应要求。3)电子式扭矩测量装置的零点漂移扭转机通电预热30min,使其处于正常空载测量状态,非置零状态下观察15min内扭矩示值的最大值Mopmax和最小值Mopmin,按式(4)计算扭矩零点漂移Zop:Zop=×100%(4)JJF1299—20118式中:Me—最小测量下限的扭矩值。检测结果应符合5.2.1.2要求。8.3.2.2扭矩计量性能的检测(a)相对分辨力检测目测检查扭矩指示装置的相对分辨力,模拟指示装置的可读能力一般为分度值的1/2、1/5或1/10,在刻线间距不小于2.5mm时,方可确定可读能力为1/10;数字指示装置的可读能力,若示值的变动不大于一个增量,则应为数字示值的一个增量,否则应为数字示值变动范围的1/2;分辨力r等于可读能力与分度值的乘积;扭矩指示装置相对分辨力α按公式(5)计算:α×100%(5)式中:r扭矩指示装置的分辨力;Mr—各测量挡测量下限的扭矩值。结果应满足表1中相应技术要求。注:相对分辨力指标一般根据测量下限计算得到,若在测量范围r为变量,则以测得的最大α作为检测结果。(b)扭矩示值的检测1)测量下限至上限范围检测应不少于5点,各点大致均匀分布,一般检测该测量上限的20%、40%、60%、80%、100%等5个点。具有多个量程的扭转机分别按各个量程进行检测。各相邻量程应有部分范围重合。对测量下限低于测量上限20%的扭矩进行检测,则应按照近似等于测量上限10%、5%、2%、1%、0.5%、0.2%、0.1%、…的原则选择检测点直至扭矩值的测量下限进行补充检测。2)双向扭转机应分别进行正向与反向检测。3)使用校验杠杆及力值砝码检测时,校验杠杆本身应进行静力平衡,无附加力矩。校验杠杆及力值砝码在使用时产生的附加弯矩对扭矩示值检测结果产生的影响应不超过允许误差的1/3。4)使用标准扭矩仪检测时,扭转机连同安装好的标准扭矩仪成工作状态,应满量程预扭3次,将其示值调至零点或作为零点的起始位置。5)逐点递增施加扭矩,至各检测点保持稳定后记录相应进程示值,至测量上限后逐渐递减卸除扭矩,第一遍检测结束卸除扭矩后相隔30秒钟,记取扭转机的回零示值。检测过程连续进行3遍,每次检测前均应将扭转机示值指示装置调零。6)以校验杠杆和力值砝码或标准扭矩仪产生的扭矩为准,在扭转机指示装置上读取示值Mi时,按公式(6)、(7)、(8)计算各级扭转机的示值相对误差w,示值重复性b和回零误差fo。 w=×100%(6)b=×100%(7)JJF1299—20119 转角示值的相对误差w 转角示值的相对误差wj和重复性b分别按式(11)和式(12)计算:式中:fo=×100%Mzi—对应第i检定点的标准扭矩;(8)Mi—在标准扭矩作用下,扭转机3次进程扭矩示值的算术平均值;Mimax,Mimin—3次进程扭矩示值的最大值和最小值;Moy—卸除扭矩后的残余扭矩示值;Me—扭转机在该测量挡的测量上限值。7)以扭转机扭矩指示值Ji为依据,在标准扭矩仪上读取示值Mbi时,按公式(9)、(10)计算各级扭转机的示值相对误差w和示值重复性b:w=×100%(9)b=×100%(10)式中:Ji—对应第i检定点的被检指示值;Mbi—第i检定点标准扭矩仪3次进程示值的算术平均值;Mbimax,Mbimin—第i检定点标准扭矩仪三次进程示值的最大值和最小值。扭矩示值的各项计量指标应符合表1规定的要求。8.3.3主动夹头转角测量装置的检测(a)转角分辨力的检测使主动夹头微微转动,目测检查夹头转角测量装置的分辨力(对于位数浮动显示的,先使夹头转动到测量上限附近再观察确定),若示值的变动不大于一个增量,则应为数字示值的一个增量,否则应为数字示值变动范围的1/2;转角测量装置的分辨力应符合表2的技术要求。(b)转角示值的检测1)在5°~360°范围,检定不少于5点,各点大致均匀分布。2)采用光电轴角编码器进行检定,将编码器的传动轴与扭转夹头同轴串接,适当固定编码器壳体,驱动主动夹头旋转以消除初始间隙后将编码器和夹头转角测量装置清零。以转角测量装置的示值ϕi为准逐点读取编码器示值ϕzi;检测中不允许反向旋转,检测连续进行3遍。3)有关技术指标的计算: wj=×100%b=×100%式中:ϕi—对应第i检测点的扭转角测量装置示值; ϕzi—主动夹头3次到达检测点时编码器示值的算术平均值;ϕzimax;ϕzimin—第i检测点编码器示值的最大值和最小值。(11)(12)JJF1299—201110检测结果应符合表2技术要求。(c)在进行转角示值的检测时,目测检查主动夹头转角测量装置的一般性能,应符合5.3.1要求。8.3.4扭角测量系统的检测(a)扭转计标距相对误差的检测使用游标卡尺检查扭转计的标距,标距相对误差Lδ按公式(13)计算: Lδ=×100%(13)式中:l扭转计的标称标距;l′扭转计标距3次测量值的算术平均值。检测结果应符合表3规定要求。(b)目测检查扭转计的分辨力应符合表3规定的要求。(c)扭角示值的检定可以选用下列任意一种方法:方法一:1)采用光电轴角编码器作为标准器,在0.1°~12°范围内取0.1°、0.3°、0.5°、0.8°、1°、3°、5°、8°、10°、12°等10点;在12°~360°范围内尽量均匀分布取5点检测。2)以光电轴角编码器的转角为准,检测扭转计的扭角示值。使用2个测角传感器测量试样在规定标距内的扭角时,应分别进行检测。检测按照扭角递增方向连续进行3遍。3)检测点的扭角示值相对误差ϕδ和示值重复性ϕR按公式(14)、(15)计算:ϕδ=×100%(14)ϕR=×100%(15)式中:ϕi—对应第i检定点的标准扭角; ϕi—第i检定点3次扭角示值的算术平均值;ϕimax,ϕimin—第i检定点3次扭角示值的最大值和最小值。检测结果应符合表3规定的要求。方法二:1)采用高精度引伸计标定仪作为标准器,在0.1°~12°范围取0.1°、0.3°、0.5°、0.8°、1°、3°、5°、8°、10°、12°等10点。2)采用应变式扭转计时,使用高精度引伸计标定仪进行检测。将扭转计的应变规垂直安装在引伸计标定仪上,根据扭转计的旋转半径和应变规测得的弦长转换成角度进行检测。检测按照扭角递增方向连续进行3遍。3)检测点的扭角示值相对误差ϕ和示值重复性ϕ按公式(16)、(17)计算:JJF1299—201111 ϕ=×100%(16) ′′ϕ=ϕimaxϕimin×100%(17)ϕi式中:ϕ′i—对应第i检测点由引伸计标定仪位移变量给出的转换的标准扭角; ϕ′i—对应第i检测点3次扭角示值的算术平均值;ϕmax,ϕmin—第i检测点3次扭角示值的最大值和最小值。检测结果应符合表3规定的要求。8.3.5电气设备的检测8.3.5.1绝缘电阻试验使用绝缘电阻测试仪,在动力电路导线和保护联结电路(如机壳)间施加500V(DC)时检测绝缘电阻,应符合6.1.1的要求。绝缘电阻试验可以在整台电气设备的单独部件上进行。8.3.5.2耐电压试验使用耐电压测试仪,在动力电路导线和保护联结电路(如机壳)之间施加最大试验电压近似1s时间,应符合6.1.2的要求。最大试验电压为1000V,标称频率为50Hz或60Hz。8.3.6安全保护装置的检测8.3.6.1过载保护装置的检测在扭转机上安装一个能承受最大试验扭矩且不会产生屈服的扭转试样,启动扭转机缓慢施加扭矩,当施加的扭矩超过额定扭矩值的2%~5%时,观测检查过载保护装置,并应符合6.2.1规定的要求。8.3.6.2设定扭矩、转(扭)角停机的检测采用标准试样进行试验,在试样的弹性范围限定扭矩和转(扭)角,分别试验检查扭转机工作至设定值时停机的性能,应符合6.2.2规定的要求。8.3.6.3试样破断停机的检测采用标准试样进行试验至破断,扭转机应符合6.2.3规定的要求。8.3.7耐运输颠簸性能的检测将扭转机的包装件装到载重量不小于4t的载重汽车车厢后部,在公路上进行100km以上的运输试验。扭转机经运输颠簸试验后,不经调修,按本大纲要求全面进行检测,结果应符合6.3规定的要求。8.3.8其他要求的检测扭转机的基本要求、装配质量、机械安全防护和外观质量等要求应通过实际测量和观测检查进行检测,结果应符合6.4规定的要求。9型式评价结果的判定系列产品中,有一种规格不合格的,该系列判定为不合格。对每一规格的判定,一般分为单项判定和综合评定。JJF1299—201112在单项判定时,只要有一台样机不合格时,此单项结论判为不合格。综合判定要依据单项判定的结论来判定。有一项以上(含一项)主要单项不合格的,综合判定为不合格;有二项以上(含二项)非主要单项不合格的,综合判定为不合格。10型式评价原始记录格式型式评价原始记录格式详见附录A。JJF1299—201113附录A计量器具型式评价原始记录格式检测开始时间:年月日时分检测结束时间:年月日时分环境条件:温度:湿度