NL-2000型扭矩扳手检定仪的研制与应用

　　扭矩扳手在铁路机务、车辆、工务部门得到了广泛的应用,其量值准确与否对保证铁路机车、车辆及线路维修质量起着至关重要的作用。为保证扭矩量值准确可靠,要求对扭矩扳手进行周期检定,虽然国内外扭矩扳手检定仪种类很多,其特点也可以大致归纳为以下四个方面:第一、测量范围大多数是1000N·m以下的检定仪;第二、加力方式,有机械杠杆加力装置、液压加力装置以及蜗轮蜗杆加力装置;第三、显示方式有直读式的数显或模拟指示仪和LED或LCD数显带峰值保持功能;第四、测量原理有采用模拟及控制电路实现与单片机和计算机算法实现的,有采用多通道高精度测试系统来实现的。但作为一台标准设备而言,适用铁路部门使用的大力值量程可变、高准确度、可靠性高的扭矩扳手检定仪尚属空白,这也制约了大力值扭矩扳手检定工作的开展,为解决这一问题而研制的NL-2000型大力值扭矩扳手检定仪,采用蜗轮蜗杆传递加力装置, LCD数显且具有峰值保持功能,采用单片机系统和计算机算法,它不仅适用于铁路部门现场检定扭矩扳手,同时也适用于其他部门使用的扭矩扳手检定。这既解决了铁路部门大力值扭矩扳手检定的困难,又可供其他部门在应用上借鉴。

　　1　系统构成及设计思想

　　该检定仪有扭矩传感器、LCD数显仪表(二次仪表)和蜗轮蜗杆传递加力装置组成。其主要设计思想介绍如下。

　　1.1　传感器的选取

　　传感器的准确度等级决定了系统的测量准确度,通常传感器准确度等级按示值最大误差相对满刻度定义的,而检定仪自身是按示值相对误差定义准确度的,如果要选取适合系统示值相对该准确度等级的传感器,其价格较高。在选取传感器时,选择重复性满足要求的即可,其非线性可通过二次仪表进行补偿。

　　1.2　加力装置的设计

　　加力装置要求省力、可靠、成本低。蜗轮蜗杆传递加力装置是以架车机工作原理为基础改进设计的。具有结构简单、便于加工,维护保养方便,操作简便、轻快,具有独创性,使用该加力装置进行检定仅需在加力手柄上施加最大约20N的力即可,它还具有加力过程平滑无过冲现象的特点。

　　1.3　二次仪表的计算机算法

　　二次仪表的非线性修正通过计算机算法实现,滤波、清零、满刻度调整、零位自动跟踪、峰值保持等均由软件实现。其计算方法是由标准值给出零位、中位、满刻度3个点,这3个点对应的信号值由软件自动记忆,在其它各点测量过程中按信号值范围分别采取不同区段的线性化系数。通过分段线性化大大提高了系统的准确度。

　　1.4　二次仪表的硬件结构