VDI VDE 2624 Blatt 4 1-2013 Measurement of mechanical quantities - Non-rotating static calibration of the measure torque on performance test stations.pdf

1、ICS 17.100 VDI/VDE-RICHTLINIEN April 2013 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Messen mechanischer Gren Rotationsfreie statische Kalibrierung der Messgre Drehmoment an Leistungsprfstnden Measurement of mechanical quantities Non-rotating static calibra

2、tion of the measure torque on performance test stations VDI/VDE 2624 Blatt 4.1 / Part 4.1 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect

3、to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachbereich Fertigungsmesstechnik VDI/VDE-Handbuch Fertigungsmesstechnik VDI/VDE-Handbuch Mikro- und Feinwerktechnik VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 3: Betriebsmittel Vervielfltigun

4、gauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:11.11 Entwurf,deutschFormeredition:11/11Draft,in German onlyZu beziehen durch /Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten /Allrightsreserved Verein DeutscherIngenieuree.V

5、.,Dsseldorf2013Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Begriffe 4 3 Formelzeichen . 5 4 Merkmale der Drehmomentmesskette im Leistungsprfstand 6 4.1 Beschreibung und Kennzeichnung der Drehmomentmesskette . 6 4.2 Vorrichtung zur Drehmomenterzeugung . 7 5 Ka

6、librierung der Drehmomentmesskette 8 5.1 Allgemeine Anforderungen 8 5.2 Auflsung des Anzeigegerts . 8 5.3 Vorbereitung der Kalibrierung . 9 5.4 Kalibrierung . 9 6 Kalibrierschein 13 7 Messunsicherheitsbetrachtung . 14 7.1 Beispiel fr das Modell der Messunsicherheit 14 7.2 Messunsicherheitsbudget fr

7、Rechts- bzw. Linksdrehmoment 14 7.3 Messunsicherheitsbudget fr Wechseldrehmoment 15 Anhang Anwendung von Drehmomentmessgerten fr Wechseldrehmomentmessungen 17 Schrifttum 20 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Terms and definitions 4 3 Symbols . 5 4 Characteristics of the torque measure

8、ment chain in the performance test station . 6 4.1 Description and identification of the torque measurement chain . 6 4.2 Device for generating torque . 7 5 Calibration of the torque measurement chain 8 5.1 General requirements . 8 5.2 Resolution of the display device 8 5.3 Calibration preparations

9、. 9 5.4 Calibration . 9 6 Calibration certificate . 13 7 Appraisal of measurement uncertainty 14 7.1 Example of the measurement uncertainty model 14 7.2 Measurement uncertainty budget for clockwise or anticlockwise torque . 14 7.3 Measurement uncertainty budget for alternating torque . 15 Annex Appl

10、ication of torque measuring devices for alternating torque measurements . 17 Bibliography 20 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04 2 VDI/VDE 2624 Blatt 4.1 / Part 4.1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Vorbemerkung Der Inhalt diese

11、r Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie

12、 ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this guideline h

13、as been developed in strict accordance with the requirements and recommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.

14、 The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. Einleitung Die Richtlinie wurde im VDI/VDE-GMA Fach-a

15、usschuss 3.24 Messen mechanischer Gren“ erarbeitet. In der Richtlinienreihe VDI/VDE 2624 sind fol-gende Bltter geplant oder bereits verffentlicht: Grundlagen Blatt 1.1 Grundlagen der Kraftmessung (in Vor-bereitung) Blatt 1.2 Messprinzipien fr Kraftmesssysteme (in Vorbereitung) Blatt 1.3 Grundlagen d

16、er Druckmessung (in Vorbereitung) Blatt 1.4 Messprinzipien fr Druckmesssysteme (in Vorbereitung) Kraftmessgerte Blatt 2.1 Handkraftmessgerte Blatt 2.2 Hydraulische Kraftmessgerte (in Vor-bereitung) Blatt 2.3 Spannkraftmessgerte fr Backenfutter und Werkzeugaufnahmen (in Vorberei-tung) Blatt 2.4 Kalib

17、rierung mechanischer Kraftmess-gerte (in Vorbereitung) Kombinierte Prfsystem fr komplexe Anwendungen Blatt 3.1 Anweisungen zur Kalibrierung von Prf-einrichtungen fr Federbandschellen Leistungsprfstnde Blatt 4.1 Rotationsfreie statische Kalibrierung der Messgre Drehmoment an Leis-tungsprfstnden Eine

18、Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2624. Introduction This guideline has been developed by the VDI/ VDE-GMA Technical Committee 3.24 “Meas-urement of mechanical quantities”. In the VDI/VDE 2624 Series of Guidelines, the following par

19、ts are scheduled or have already been published: General principles Part 1.1 General principles of force measure-ment (in preparation) Part 1.2 Measurement principles for force measurement systems (in preparation) Part 1.3 General principles of pressure meas-urement (in preparation) Part 1.4 Measure

20、ment principles for pressure measurement systems (in preparation) Force measuring devices Part 2.1 Manual force measuring systems Part 2.2 Hydraulic force measuring systems (in preparation) Part 2.3 Clamping-force measuring systems for jaw chucks and tool holders (in prepa-ration) Part 2.4 Calibrati

21、on of mechanical force meas-uring systems (in preparation) Combined test system for complex applications Part 3.1 Instructions for the calibration of test units for spring band hose clamps Performance test stations Part 4.1 Non-rotating static calibration of the measure torque on performance test st

22、ations A catalogue of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the Internet at www.vdi.de/2624. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 VDI/VDE 2624 Blatt 4.1 / Part 4.1 3 1 An

23、wendungsbereich Die externe Kalibrierung des Drehmomentsensors eines Leistungsprfstands ersetzt nicht die Kali-brierung der Messkette im Einbauzustand. Hieraus folgt die Notwendigkeit der Drehmomenterzeu-gung fr die Vergleichskalibrierung mit einem Referenzmesssystem. Die vorliegende Richtlinie gilt

24、 fr Leistungsprf-stnde mit integriertem Drehmomentmessgert im Wellenstrang zwischen Antrieb und Belastungsein-richtung (z. B. Motoren- oder Getriebeprfstnde), bei denen das Drehmoment durch Messung der elastischen Formnderung eines Verformungskr-pers oder einer dem Drehmoment proportionalen Messgre

25、definiert wird. Sie gilt fr Leistungs-prfstnde, bei denen das zu messende Drehmo-ment im Wellenstrang erfasst wird. Fr Leistungsprfstnde anderer Bauarten sind ergnzende Messunsicherheitsbetrachtungen zu machen (z. B. Lagerreibungseinflsse). Die Drehmomentkalibrierung dient der Ermittlung einer mglic

26、hst groen Menge der Effekte, die die Messunsicherheit der Drehmomentmessung im Prfstandsbetrieb bestimmen. Die Kalibrierung im Prfstand bercksichtigt mehr Einflussgren als die Kalibrierung des Drehmomentsensors in einer externen Drehmomentkalibrieranlage. Die Einbau-einflsse sind z. B. Flansche, Ver

27、spannungen, Adaptionen. Weitere Einflsse entstehen durch Wechsel des Messverstrkers und der Auswerteeinheit bei der Durchfhrung einer externen Kalibrierung. Wird statt der Kalibrierung im Prfstand auf einer exter-nen Kalibrieranlage kalibriert, mssen diese Ein-flsse in der Messunsicherheitsbetrachtu

28、ng fr die Drehmomentmessung im Prfstandsbetrieb be-rcksichtigt werden. Vor- und Nachteile beider Verfahren sind gegeneinander abzuwgen. Diese Richtlinie gilt fr die stufenweise statische und rotationsfreie Kalibrierung von Drehmoment-messgerten im Einbauzustand im Wellenstrang. Es werden Verfahren z

29、ur Kalibrierung mit der Bestimmung der Messunsicherheit gegeben. Anmerkung: Bei integrierten Sensoren sind nur die Sensoren selbst in Verbindung mit der Messwerterfassung im nicht rotierenden Zustand im Rahmen dieser Richtlinie abgedeckt. Die stufenweise erfolgende Kalibrierung ist eine rein statisc

30、he Belastung des Kalibriergegenstands. Dabei sind geeignete Belastungszeiten fr jede Stufe einzuhalten, um den Kriecheffekten des Ka-libriergegenstands Rechnung zu tragen. 1 Scope External calibration of the torque sensor of a per-formance test station is no replacement for cali-brating the measurin

31、g chain when the sensor is installed. From this follows the necessity of gener-ating torque for comparative calibration with a reference measuring system. The present guideline applies to performance test stations with an integrated torque measuring de-vice in the shafting between drive and loading

32、system (for example, engine or transmission test beds) in which the torque is defined by measure-ment of the elastic change in shape of a deforma-tion body or a measured quantity proportional to the torque. It applies to performance test stations in which the torque to be measured is picked up in th

33、e shafting. For performance test stations of different designs it will be necessary in addition to take other meas-urement uncertainties into consideration (for ex-ample, the effects of bearing friction). Torque calibration is used for detecting as many as possible of the effects which determine the

34、 meas-urement uncertainty of torque measurement in test stations. Calibration in the test station takes into account more influencing variables than calibra-tion of the torque sensor in an external torque cali-bration facility. Influences relating to installation include, for example, flanges, restr

35、aints, adapters. Further influences arise from changing the instru-mentation amplifier and analysis unit when carry-ing out an external calibration. If, instead of cali-brating in the test station, calibration takes place in an external calibration facility, these influences must be taken into consi

36、deration in the measure-ment uncertainty appraisal for torque measurement in test station operation. The advantages and dis-advantages of the two methods should be weighed up against each other. This guideline applies to the stepwise static and rotation-free calibration of torque measuring de-vices

37、in their fitted state in the shafting. Methods of calibration are described in which the measure-ment uncertainty is determined. Note: In the case of integrated sensors this guideline covers only the sensors themselves in conjunction with measured data collection in the non-rotating state. Stepwise

38、calibration is a purely static loading of the calibration object. Here, suitable loading times should be observed for each step to pay due regard to creeping effects of the calibration object. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF8AD9NormCD - Stand 2013-04 4 VDI/VDE 2624 Blatt 4.1 / Part 4.1 Al

39、le Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Das beschriebene Kalibrierverfahren bercksich-tigt im Messergebnis keine von den Kalibrier-bedingungen abweichenden Einsatzbedingungen, (z. B. Temperaturen zwischen Wellenstrang und Drehmomentaufnehmer), deren zeitliche nderun-ge

40、n bei Einsatz (z. B. Temperaturgradienten) und abweichende Umgebungsbedingungen. Nicht be-rcksichtigt sind auch Modifikationen der mecha-nischen Konfiguration und der Messkette gegen-ber der Originalkonfiguration des Prfstands. Im Messunsicherheitsbudget der Anwendung sind diese Einflsse zu bercksic

41、htigen. In the measurement result the calibration proce-dure described does not take into consideration operational conditions which differ from the cali-bration conditions (for example, temperatures be-tween the shafting and the torque pickup), their changes over time during operation (for example,

42、 temperature gradients) and different environment conditions. Nor are modifications to the mechani-cal configuration and the measuring chain as com-pared with the original configuration of the test station taken into consideration. These influences shall be taken into consideration in the measure-me

43、nt uncertainty budget for the application. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: Kalibriergegenstand Drehmomentmesskette in ihrer Einbaukonfigurati-on im Leistungsprfstand. Anmerkung 1: Die Einbaukonfiguration ist in Abschnitt 4.1 beschrieben. Anmerkung 2: Alle

44、 Abweichungen (z. B. Austausch eines Messverstrkers, Austausch von Kupplungen oder vernderte Einbausituation) sind im Kalibrierschein festzuhalten. Messsystem Kombination aus Messgerten und oft anderen Gerten sowie bei Bedarf Reagenzien und Versor-gungseinrichtungen, die so angeordnet und ange-passt

45、 sind, dass sie Information liefern, um Mess-werte innerhalb bestimmter Intervalle fr Gren bestimmter Arten zu erhalten. ISO/IEC-Leitfaden 99 (VIM) Referenzmesssystem Messsystem, das zur Gegenmessung von Dreh-momentmessketten in Leistungsprfstnden ver-wendet wird. Anmerkung 1: Das Referenzmesssystem

46、 besteht in der Regel aus Drehmomentaufnehmer (auch kurz Aufnehmer), Messkabel oder anderen Messwertbertragungssystemen und Messverstrker mit einer Anzeige bzw. einer analogen oder digitalen Datenschnittstelle (vollstndige Messkette). Anmerkung 2: Fr die Beurteilung eines Referenzmesssys-tems ist ei

47、ne auf nationale Normale rckgefhrte Kalibrierung mit Angabe der Messunsicherheit erforderlich. Ergnzend siehe auch Abschnitt 4.2. Vorrichtung zur Drehmomenterzeugung Vorrichtung, die das Drehmoment fr die Ver-gleichskalibrierung einleitet. Beispiele: elektrische, mechanische oder pneumatische An-tri

48、ebe im Wellenstrang oder an gelagerten Hebelsystemen 2 Terms and definitions For the purposes of this guideline, the following terms and definitions apply: Calibration object Torque measurement chain in its installed configu-ration in the performance test station. Note 1: The installed configuration

49、 is described in Sec-tion 4.1. Note 2: All deviations (such as replacement of an instrumenta-tion amplifier, replacement of couplings or a modified installa-tion situation) must be noted on the calibration certificate. Measuring system Set of one or more measuring instruments and often other devices, including any reagent and supply, assembled and adapted to give information used to generate measured quantity values within specified inter