扭矩标准装置优化设计研究

　　0 引言

　　当前我国各种装备动力性能的检定、测试要求越来越高，而在动力性能指标诸参数中，扭矩是关键性的特征参数，因此开展扭矩校准装置的优化设计，提高扭矩计量的准确度是十分必要的，是保证装备性能的必要措施.

　　本文介绍了研制成功的2kN·m扭矩标准装置的结构、特点和关键技术^[1-3]

　　1 原理与结构

　　1.1 工作原理

　　2 kN·m扭矩标准装置是产生静态标准扭矩的装置.它主要由标准长度力臂、标准砝码、基座、自动加载控制柜组成.工作原理如图1 所示.图中，L₁、L₂为恒定臂长，m;F₁、F₂为正、反向加载力，N.采用杠杆力臂砝码式，即在恒定臂长的杠杆上，加上砝码力，产生标准扭矩量值，通过力臂与被测传感器之间的联轴节将标准扭矩值传递到被检传感器上，由扭矩测量仪读出被检传感器的扭矩值，将标准扭矩量值和扭矩测量仪系统进行比较，从而实现检定工作.

　　M+、M-表示该装置工作时的正、反向扭矩值，则：

　　1.2 装置组成

　　2 kN·m扭矩标准装置结构见图2，主要由加载机构、平衡机构、对中调整机构、基座和控制机构等组成.1)加载机构.加载机构由标准力臂(L2)、刀口支承、平衡指示器、砝码(F2)、自动加载装置组成，产生标准力矩.加载机构与平衡机构一起形成一个标准扭矩，并施加于被校传感器上;2)平衡机构.平衡机构由平衡力臂(L1)、平衡力装置(F1)、轴承组成，产生平衡力矩，并使标准力臂拉回水平位置;3)对中调整机构.对中调整机构由轴中心线调整机构，挠性联轴节，三维传感器安装台组成.使标准力臂中心、传感器、平衡力臂中心在一条直线上;4)基座.用于支承力臂、砝码、传感器以及其它机构，是装置的基础;5)控制机构.在软件支持下，发出指令，使装置有序地开展工作.图3 为装置成品照片.

　　2 关键技术

　　1)标准力臂和平衡力臂为对称力偶式结构，平衡力臂拉力不是施加于基座上，而是在大地上，从而消除了由于扭矩使基座扭转变形叠加于传感器上而带来的一系列不确定度因素.

　　2)标准力臂的支承采用刀口支承形式结构，刀口用特殊材料经过精磨和抛光，刀口半径r=0.2，在凹圆柱支承垫上滚动.通过调节平衡块的位置，使标准力臂的重心位于主刀刃的下方，当标准力臂保持水平位置时，其重心的铅垂线与支点刀刃垂直相交，两端边刀刃承受专用砝码载荷，主刀和边刀在同一平面上，且相互平行，保证示值的不变性.当装置停止工作时，由夹紧机构固定，避免刀刃磨损.