JJG扭轉疲勞試驗機檢定規程解讀

JJG1136⑵017《改變疲勞實驗機檢定規程》經國家質檢總局于2017年2月28日發布，并自2017年5月28日起實施。規程系首次制定，故以下幾個方面需要指出說明。

改變疲勞實驗機

1 關于范圍、名稱和術語

1.范圍

明確了規程適用的經常使用機型:電液伺服式、電磁共振式、液壓式和電動式改變疲勞實驗機。扭拉疲勞等組合式實驗機的改變疲勞功能部份可參照JJG1136⑵017檢定。

2.術語

改變疲勞實驗機提供的扭矩屬于動態扭矩，目前動態扭矩的溯源鏈尚不完善，檢定、校準尚處于研究階段，相干術語不多，JJF1011⑵006《力值與硬度計量術語及定義》中也未見專門針對動態扭矩的術語。鑒戒國內外對 廣義力 的理解 廣義力應包括力和扭矩，在此基礎上，參照JJG556⑵011《軸向加力疲勞實驗機檢定規程》中的術語，給出了JJG1136⑵017的術語定義。

3. 等效轉動慣量 的說明

轉動慣量是剛體繞軸轉動時慣性(回轉物體保持其勻速圓周運動或靜止的特性)的量度，取決于剛體的形狀、質量散布和轉軸的位置。在循環扭矩的檢定進程中，通經常使用等效轉動慣量，即在任意時刻，等效構件所具有的動能等于改變系統中各運動構件之和。

2 關于計量特性

1.同軸度

JJG1136⑵017分兩種情況:(1)受力同軸度5%； (2)幾何同軸度 0.2mm。

受力同軸度的指標來源于ISO1352⑵011 MetallicMaterials Torque Controlled Fatigue Testing，并充分斟酌到實驗機同軸度檢測技術的發展趨勢，在計量特性表2的注中指出: 當實驗機可以檢測受力同軸度時(如扭拉疲勞實驗機的改變疲勞部份)，優先選用此指標。

幾何同軸度指標是在參考JJG269⑵006《改變實驗機檢定規程》同軸度指標 0.3mm的基礎上，充分斟酌到動態實驗機的同軸度要求應比靜態機嚴格，同時調研了國內外改變疲勞實驗機的主要生產廠家的同軸度出廠數據，并對部份現役實驗機的同軸度檢測數據進行統計，起草小組認為 0.2mm的指標要求較為公道。

2.動態計量特性

JJG1136⑵017根據實驗機類型，將動態計量特性指標分為A、B兩類:電液伺服式疲勞實驗機履行2%的A類指標；其他機型履行3%的B類指標。針對部份電液伺服式實驗機的用戶有申請NADCAP(美國航空航天和國防合同方授信項目)認證的需求，JJG1136⑵017在計量特性表2中增加了 對循環扭矩范圍相對誤差和循環扭矩峰值相對誤差均優于 1%的實驗機，其指標可按 1%要求，同時循環扭矩范圍相對重復性和循環扭矩峰值相對重復性指標按1%要求，并在證書中予以說明 的注解。

3.與實驗機配套的引申計系統的計量特性

JJG1136⑵017未觸及引申計系統的計量特性，緣由是與改變疲勞實驗機配套的多為改變引申計或扭拉組合引申計，而ISO標準、國標、檢定規程中未見相干標準，改變類引申計的檢定處于無標準可依的狀態。目前，與實驗機配套的改變類引申計多參照軸向引申計出具校準證書。

3 關于通用技術要求

斟酌到與改變疲勞實驗機配套的1些大量程泵站噪聲較大的實際現狀，JJG1136⑵017規定其噪聲指標為80dB，高于1般實驗機75dB的通用要求。

4 關于計量用具控制

1.檢定項目

(1)回零差為后續檢定的必檢項目。這1點是與其他靜態實驗機類規程不1樣的地方，這主要是斟酌到改變實驗機長時間做疲勞實驗，1旦傳感器出現問題，回零常常不好，從回零差這個指標便可發現改變實驗機傳感器本身的問題；另外一緣由是，對應力幅比為負值(即過零)的疲勞實驗，回零差是比進回程差更重要的影響因素，由于應力幅比為負值的實驗，每循環傳感器都相當于從正向值回零，但又不清零，繼續到負向值，然后又從負向值回零，還是不清零，繼續到正向值，實驗關心的峰谷值實際上都是相當于從零點開始的進程值，因此1旦實驗機傳感器回零不好，必定致使峰谷值不準確。

(2)靜態扭矩示值相對進回程差在后續檢定中是不是檢測，應根據用戶需要進行。建議所做實驗應力幅比為正值的實驗機，后續檢定時檢測該項目，由于對應力幅比為正值(即順時針-順時針、逆時針-逆時針)的疲勞實驗，常常是示值進回程差對峰谷值(特別谷值)的影響更大，而所做實驗應力幅比為負值的實驗機，首次檢定1次便可。

2.檢定方法

(1)同軸度

受力同軸度按JJG556⑵011的7.2.7條檢測。

斟酌到檢測用具的經濟性和檢測方法的習慣性，JJG1136⑵017未采取ISO1352⑵011給出的幾何同軸度檢測方法 分離軸與套筒匹配法，而是沿用常規的打表法檢測。幾何同軸度的檢測結果與夾頭間距有關，沿用靜態實驗機的基本方法，檢測距主動夾頭端面約200mm和100mm這兩個位置的幾何同軸度值，取大者作為實驗機幾何同軸度的結果。相比只檢測1個位置的同軸度，檢測兩個位置能更好地測出兩夾頭軸線的角度不同的軸誤差。

(2)分辨力

JJG1136⑵017規定， 如果數字示值變動大于1個增量，則分辨力r為變動范圍的1半加上1個增量 ，部份檢定人員對 加上1個增量 不大理解。其實，有這樣的要求是出于電氣系統對唆使儀表電(磁)干擾的斟酌，因此該項目是在實驗電機機和控制系統均啟動的狀態下檢查。唆使儀表的電干擾常常是隨機對稱的，其直接表現就是唆使數字的往復波動，當唆使儀表的輸入信號未大于這個干擾信號時，輸入信號便淹沒于干擾信號沒法分辨。只有當輸入信號大于干擾信號，才能被唆使儀表有效辨別。變動范圍的1半等于干擾信號的大小，大于干擾信號的小有效信號便是比干擾信號大1個數字增量。

順便指出，分辨力也是廠家設計生產實驗機時需要綜合斟酌的，1味尋求數采的高分辨力，會事倍功半。拋開本錢因素不談，當A/D轉換器的位數，其分辨力與實驗機本身的外干擾相等，再盲目增加A/D的位數就沒有任何意義了。

(3)靜態檢定點的選擇

5%、2%作為檢定點，斟酌到實驗機的分辨力，丈量下限1般應不小于滿量程值的2%，這與國外要求丈量下限是分辨力的200倍以上基本1致。

斟酌到目前寬量程實驗機逐步增多，增加了對不分擋的實驗機 回程檢測僅檢測到實驗機丈量范圍上限的10%便可 的注解。

(4)循環扭矩級的選擇

出于減少工作量而不下降檢測結論可靠性的目的，循環扭矩的選擇在參考同類標準JJG556⑵011的基礎上作了較大改動。僅在平均扭矩為零的情況下作5個循環扭矩的檢測，在其他平均扭矩級的情況下，只作1個循環扭矩的檢測。

對不分擋的實驗機，JJG1136⑵017還要求履行表5，目的是為了檢測小于20%的循環扭矩，其檢定點按2∶5∶10的間隔選取。同時，JJG1136⑵017允許某些只能完成對稱疲勞的電磁共振式實驗機，僅在Tm/Tmax=0的平均循環扭矩下檢測。

(5)檢定波形的選擇

JJG1136⑵017規定檢定波形為正弦波，其緣由是:(1)由于對檢定用標準裝置的指標要求，如采樣頻率是工作頻率的50倍(此時峰值捕捉誤差不超過 0.2%)等技術指標，均通過正弦波的函數公式導出；(2)電磁共振式疲勞實驗機僅能產生正弦波這1種波形。

(6)循環扭矩范圍/峰值相對誤差和相對重復性

JJG1136⑵017未選取谷值作為循環扭矩的評價參數，是由于循環扭矩范圍誤差等于峰值誤差減谷值誤差，3個誤差中，任意兩個肯定后，第3個誤差就為定值；不取谷值誤差還有另外1個好處，當谷值很小，接近零時(如單向疲勞實驗谷值接近零的情況)，不管對檢定裝置還是實驗機，其扭矩傳感器的丈量范圍總有個下限，這個下限都不會是零，所以谷值接近零的丈量是不準確的，選用循環扭矩范圍和峰值計算誤差，可以在某種程度上避開谷值接近或為零的情況。

需要說明的是，在1般實驗中，規定順時針扭矩值為正，逆時針扭矩值為負，大值為峰值，小值為谷值。但在疲勞機檢定進程中，為了單純評價其測扭系統的性能，1般將值較大者定義為峰值，值較小者定義為谷值。

(7)循環扭矩采樣點

JJG1136⑵017規定收集10個循環的峰谷值作為采樣點，歐美的同類標準，如BS7935⑴⑵004、ASTM E467⑵008為收集50個循環的峰谷值作為采樣點。JJG1136⑵017選擇10個，主要是斟酌到國內經常使用的疲勞機檢定裝置的數采系統軟件，其數據庫的容量或每屏顯示波形的周期數，如HBM的catman4.5，當采樣頻率為檢定頻率的50倍時，每屏恰好顯示10個完全的正弦波。

(8)慣性扭矩影響的修正

JJG1136⑵017繼承了動態扭矩示值1般應修正的指點思想，而且這類動態修正不但限于實驗機檢定時，實驗機的使用人員在平時的平常實驗中，就應當按廠家給出的方法進行修正。

實驗機使用人員平常實驗直接連接試樣時，應按廠家給出的方法修正循環扭矩示值；在實驗機檢定時，除按廠家的方法修正實驗機本身連接環節致使的慣性扭矩影響外，還應修正扭矩檢定裝置的夾具等連接件帶來的慣性扭矩影響。JJG1136⑵017給出了慣性扭矩影響的修正公式Ti=-J(2 f)2 (負號僅表示慣性扭矩方向與角位移方向相反)。

(9)10min循環扭矩變動性

JJG1136⑵017的變動性是波動度的概念，主要考察實驗機的波動度(電液伺服式和液壓式)和控制準確度(電磁共振式)。