ДИНАМОМЕТРЫ

Общие метрологические и технические требования

ISO 376:2011 (NEQ)

Издание официальное

ГОСТ P 55223—2012

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева» (ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева»)

2    ВНЕСЕН Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии, ТК 310

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 ноября 2012 г. № 1244-ст

4    Настоящий стандарт соответствует международному стандарту ИСО 376:2011 « Материалы металлические. Калибровка силомеров, применяемых для верификации одноосных испытательных машин» (ISO 376: 2011 «Metallic materials — Calibration of force-proving instruments used for the verification of uniaxial testing machines», NEQ) в части технических требований и метода калибровки динамометров

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты». а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

© Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р 55223-2012

Содержание

1    Область применения.........................................................................................................1

2    Нормативные ссылки...................................................................................................... 1

3    Термины и определения...................................................................................................1

4    Обозначения и сокращения..............................................................................................1

5    Технические требования..................................................................................................2

6    Калибровка динамометра................................................................................................3

7    Метрологические требования и классификация динамометров..................................6

8    Применение динамометров............................................................................................7

Приложение А (справочное) Пример размеров датчиков силы

и соответствующей оснастки для нагружения..................................................................8

Приложение Б (справочное) Дополнительная информация............................................16

Приложение В (справочное) Общие сведения..................................................................19

Приложение Г (справочное) Области применения динамометров..................................23

ГОСТ P 55223—2012

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Динамометры Общие метрологические и технические требования

Force instruments General metrological and technical requirements

Дата введения — 2014—07—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие метрологические и технические требования к эталонным и рабочим динамометрам и принципы их классификации.

Настоящий стандарт распространяется на динамометры растяжения/сжатия, в которых силу определяют измерением упругой деформации нагружаемого элемента или величины, которая пропорциональна этой деформации.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте применена нормативная ссылка на стандарт:

ГОСТ 8.663-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений силы

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия) Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применен термин с соответствующим определением:

эталонный динамометр: Устройство, предназначенное для поверки (калибровки) рабочих средств измерений силы, состоящее из датчика силы и индикатора

4    Обозначения и сокращения

Обозначения используемых в настоящем стандарте единиц величин приведены в таблице 1.

Издание официальное

ГОСТ P 55223—2012

Таблица 1 - Единицы величин

Наименование величины Обо значе ние Единица Относительная погрешность, связанная с воспроизводимостью b % Относительная погрешность, связанная с повторяемостью Ь’ % Относительная погрешность, связанная с ползучестью с % Максимальная нагрузка датчика F, H Максимальная эталонная сила Fn H Относительная погрешность, связанная с интерполяцией fr % Относительная погрешность, связанная с дрейфом нуля fo % Показание индикатора после снятия силы It - Показание индикатора до приложения силы b - Показание индикатора через 30 с после приложения или снятия максимальной эталонной силы iyo - Показание индикатора через 300 с после приложения или снятия максимальной эталонной силы ijoо - Разрешающая способность индикатора r Н Относительная погрешность, связанная с гистерезисом V % Изменение показаний индикатора динамометра, вызванное приложением силы при увеличении нагрузки X - Расчетное значение показаний индикатора динамометра при приложенной силе X, - Изменение показаний индикатора динамометра, вызванное приложением силы при уменьшении нагрузки X' - Максимальное изменение показаний индикатора динамометра, вызванное приложением силы серий 1.3 и 5 X™, - Минимальное изменение показаний индикатора динамометра, вызванное приложением силы серий 1.3 и 5 X™ - Изменение показаний индикатора динамометра после приложения максимальной эталонной силы X* - Среднее значение изменений показаний индикатора динамометра, вы- X - званных приложением силы при вращении Среднее значение изменений показаний индикатора динамометра, вы- Y - званных приложением силы без вращения

5 Технические требования

5.1    Градуировка динамометра заключается в приложении силы к датчику силы и регистрации данных с индикатора, который считается неотъемлемой частью динамометра.

Неопределенность показаний индикатора не должна значительно влиять на неопределенность всего динамометра. Рекомендуется, чтобы неопределенность показаний индикатора была не больше чем 1/3 неопределенности показаний динамометра в целом.

5.2    Приложение силы

Датчик силы и оснастка для его нагружения должны быть сконструированы таким образом, чтобы была гарантия осевого приложения силы, будь то силы растяжения или сжатия.

Примеры конструкции оснастки для нагружения даны в приложении А.

5.3    Измерения изменений выходного сигнала динамометра, вызванных приложением силы

Измерения изменений выходного сигнала нагруженного датчика силы могут быть выполнены механическими, электрическими, оптическими или другими средствами с адекватной точностью и стабильностью.

Тип и качество устройства, измеряющего изменения, зависят от того, предназначен ли динамометр только для дискретных сил или для применения с интерполяцией. Циферблатный индикатор, если он используется при больших значениях деформации в единицах длины, может содержать большие локализованные периодические погрешности, которые вносят неопределенность результатов измерений для того, чтобы позволить интерполяцию между опорными значениями силы. Циферблатный индикатор может применяться для интерполяции, если его периодическая погрешность оказывает пренебрежимо малое влияние на составляющую погрешности, связанную с интерполяцией.

2

ГОСТ Р 55223-2012

5.4 Маркировка динамометров

Все элементы динамометра (включая кабели для электрических соединений) должны иметь индивидуальную и однозначную маркировку, например используя имя изготовителя, модель и серийный номер. Для датчиков силы должна быть указана максимальная рабочая сила.

6 Калибровка динамометра

6.1    Общая информация

Калибровка является обязательной частью других контрольных процедур, таких, как поверка, аттестация и испытания в целях утверждения типа и т.п.

6.1.1    Предварительные мероприятия

Перед выполнением калибровки динамометра следует удостовериться в том, что он может быть откалиброван. Это можно сделать с помощью предварительных испытаний, которые описаны ниже и приведены в качестве примеров.

6.1.2    Испытание на перегрузку

Это необязательное испытание описано в приложении Б.

6.1.3    Проверка условий приложения силы

Следует удостовериться в том. что:

*    крепежная система динамометра позволяет аксиальное (осевое) приложение силы, когда динамометр используется для испытания на растяжение;

•    нет никакого взаимодействия между датчиком силы и опорами эталонной машины, если динамометр используется для испытания на сжатие.

В Б.2 (приложение Б) приведен пример метода, который может быть применен.

6.1.4    Испытание на изменение напряжения питания

Испытание проводят по усмотрению калибровочной лаборатории. Для динамометров, требующих электрического питания, проверяют, чтобы изменение порядка ± 10 % напряжения в сети не оказывало значительного влияния. Проверку проводят с помощью имитатора датчика силы или другим аналогичным методом.

6.2 Разрешение индикатора

6.2.1    Аналоговая шкала

Ширина отсчетных штрихов - делений шкалы должна быть однородной, и ширина указателя должна быть примерно равной ширине отсчетного штриха.

Разрешающую способность (далее -разрешение) г индикатора определяют из отношения между шириной указателя (стрелки) и расстоянием между двумя смежными штрихами делений на шкале, причем рекомендуемые отношения составляют 1:2, 1:5 или 1:10, расстояние порядка 1.25 мм или больше требуется для оценивания одной десятой доли деления на шкале.

Нониусная шкала, соответствующая аналоговой шкале, может быть использована для получения дробного показания шкалы индикатора.

6.2.2    Цифровая шкала

Разрешение рассматривается как одно дискретное значение последнего числа на цифровом индикаторе.

6.2.3    Флуктуация показаний индикатора

Если показания флуктуируют (колеблются) более чем на значение разрешения, предварительно определенное в условиях отсутствия приложенной к динамометру силы, то разрешение рассматривают как равное половине размаха флуктуации.

6.2.4    Единицы измерений

Разрешение г выражают в единицах силы.

6.3    Минимальная сила диапазона измерений динамометра

Учитывая показатели точности, с которыми изменение показаний динамометра отсчитывают во время калибровки или во время применения, минимальная сила диапазона измерений должна соответствовать двум следующим условиям:

а)    минимальная сила должна быть больше или равна:

-    4000 г для класса 00;

-    2000 г для класса 0.5;

-    1000 г для класса 1;

-    500 г для класса 2;

б)    минимальная сила должна быть больше или равна 0.02 F_f.

6.4    Процедура (методика) калибровки

6.4.1 Предварительное нагружение

3

ГОСТ P 55223—2012

Перед калибровкой динамометр нагружают максимальной силой в заданном режиме (растяжение или сжатие) три раза Продолжительность каждого предварительного нагружения должна составлять от 1 до 1,5 мин.

6.4.2 Процедура

Нагружают динамометр в одном положении двумя сериями только при возрастающем значении эталонной силы

Затем динамометр нагружают двумя сериями силы нагружения и разгружения, поворачивая динамометр вокруг его оси в положения, равномерно распределенные на 360’ (т е. 0*. 120⁹, 240 ). Если это невыполнимо, допускается использовать следующие положения: 0°, 180°, 360“ (см рисунок 1).

Для определения интерполяционной кривой (градуировочной характеристики) число ступеней силы должно быть не менее восьми, и эти силы должны быть распределены, насколько это возможно. по всему диапазону равномерно.

Примечание 1- Если предполагается наличие периодической погрешности, то рекомендуется избегать интервалов между силами, которые соответствуют периодичности этой погрешюсти

Примечание 2 - Эта процедура определяет лишь суммарное значение гистерезиса динамометра и эталонной машины. Точное определение гистерезиса динамометра может быть выполнено на машинах непосредственного нагружения силой тяжести. Для других типов эталонных машин следует учитывать их гистерезис.

Показания, соответствующие отсутствию приложенной силы, должны быть зарегистрированы после ожидания в течение не менее 30 с после того, как сила была полностью снята

Примечание 3 - Следует соблюдать временной интервал не менее 3 мин между последовательными сериями измерений.

Динамометры с разъемными деталями демонтируют, как это делается для упаковки и транспортирования, по крайней мере один раз во время калибровки Как правило, демонтаж выполняют между второй и третьей сериями нагружения силой Максимальной силой динамометр нагружают по крайней мере три раза между сериями нагружения (перед сериями 1, 2; между сериями 1. 2 и 3, 4 и между сериями 3. 4 и 5. 6).

Перед началом калибровки электронного динамометра должен быть зарегистрирован нулевой сигнал (см Б.З, приложение Б).

6.4.3    Условия нагружения

Временной интервал между двумя последующими нагружениями должен быть по возможности одинаковым, в течение 30 с от начала изменения силы показания не снимают. Калибровку проводят при температуре стабильной в пределах ± 1 °С. в диапазоне от 18 “С до 28 °С. значения температуры при этом регистрируют Интервал времени должен быть достаточным для стабилизации температуры динамометра.

Примечание - При отсутствии у динамометра температурной компенсации следует убедиться, что изменения температуры не оказывают влияния на калибровку.

Тензорезисторные датчики должны быть прогреты по крайней мере в течение 30 мин.

6.4.4    Испытание на ползучесть

Если динамометр калибруют только для возрастающей нагрузки, регистрируют показания на 30 и 300 с после приложения максимальной нагрузки, чтобы определить характеристики ползучести. Ес-4

ГОСТ P 55223—2012

ли ползучесть измеряют при нулевой силе, динамометр предварительно нагружают максимальной силой по крайней мере 60 с. Испытание на ползучесть допускается проводить на любом этапе калибровки.

Протокол калибровки должен содержать следующую информацию:

-    метод измерения ползучести (при максимальной нагрузке или после снятия нагрузки);

-    когда было проведено испытание на ползучесть (после предварительной нагрузки, после последней серии измерений и т.д.);

-    время, в течение которого сила была приложена (для ползучести, определенной при нулевой нагрузке).

6.4.5    Определение изменений показаний индикатора динамометра, вызванных приложением силы

Изменение показаний индикатора динамометра, вызванное приложением силы, определяют как разность между показанием при приложенной силе и показанием в отсутствие силы.

Примечание - Применяют к выходным показаниям индикатора динамометра в электрических единицах и единицах длины

6.5    Оценка метрологических характеристик динамометра

6.5.1 Составляющие погрешности динамометра, связанные с воспроизводимостью показаний и повторяемостью показаний, b и Ь'

Составляющие погрешности, связанные с воспроизводимостью показаний и повторяемостью показаний, рассчитывают для кахщой ступени прикладываемой силы при вращении динамометра (Ь) и без вращения (Ь') с помощью следующих уравнений:

/>= -100%.

Х_г

6.5.2 Составляющая погрешности динамометра, связанная с интерполяцией, /_с

Составляющую погрешности, связанную с интерполяцией. /_с, определяют с помощью уравнения первой, второй или третьей степени, дающего изменение показаний как функцию приложенной силы.

В протоколе о калибровке указывают используемое уравнение. Относительную составляющую погрешности, связанную с интерполяцией, рассчитывают по формуле

^100%.

где X, - по 6.5.1;

X_л - значение, рассчитанное по градуировочной характеристике X, = X₃(F). где F - приложенная эталонная сила. Для динамометров с именованной шкалой X, = F.

6.5.3 Составляющая погрешности динамометра, связанная с дрейфом нуля, /₀ До и после кахщой серии испытаний записывают нуль. Нулевое показание регистрируют примерно через 30 с после полного снятия силы.

Составляющую погрешности динамометра, связанную с дрейфом нуля, рассчитывают по фор-

муле

Хц- показания динамометра при максимальной нагрузке.

где /'о и if - показания динамометра до приложения нагрузки и после разгружения соответственно;

5

ГОСТ P 55223—2012

Максимальную относительную составляющую погрешности, связанную с дрейфом нуля, заносят в протокол калибровки.

6.5.4 Составляющая погрешности динамометра, связанная с гистерезисом, v Составляющую погрешности динамометра, связанную с гистерезисом определяют при сериях нагружения с возрастающими силами и затем с уменьшающимися значениями силы.

По разности между значениями, полученными для обеих серий с возрастающими значениями силы и с убывающими значениями силы при одинаковых значениях силы, рассчитывают составляющую погрешности динамометра, связанную с гистерезисом, по формуле

V, =

х:-х>

где v - среднее значение v, и

100%, v, =

х[ - х.

X,

•100%,

v =

^V.+^V2

2

6.5.5 Составляющая погрешности динамометра, связанная с ползучестью, с

Рассчитывают разницу выходного сигнала полученного на 30 с. и i_xо. полученного на 300 с после приложения или снятия максимальной силы, и выражают в процентах от максимального изменения по формуле

7 Метрологические требования и классификация динамометров

7.1    Принцип классификации

Диапазон, для которого классифицируют динамометры, определяют с учетом результатов измерений. полученных при каждом значении приложенной силы, одной за другой, начиная с максимальной силы и далее в порядке уменьшения значений силы. Диапазон классификации заканчивается на последней силе, для которой классификационные требования выполняются.

Динамометр может быть классифицирован как для дискретных значений сил. так и для применения с интерполяцией во всем диапазоне.

7.2    Критерии классификации

7.2.1    Диапазон классификации динамометра должен составлять не менее чем от 51 % до 100 %

otF_n.

7.2.2    Для динамометров, классифицируемых только для дискретных значений силы только для возрастающей нагрузки, рассматривают следующие критерии:

составляющие погрешности динамометра, связанные с воспроизводимостью показаний и повторяемостью показаний;

составляющая погрешности динамометра, связанная с дрейфом нуля; составляющая погрешности динамометра, связанная с ползучестью.

7.2.3    Для динамометров, классифицируемых только для дискретных значений силы для возрастающей и убывающей нагрузок, рассматривают следующие критерии:

составляющие погрешности динамометра, связанные с воспроизводимостью показаний и повторяемостью показаний;

составляющая погрешности динамометра, связанная с дрейфом нуля; составляющая погрешности динамометра, связанная с гистерезисом.

7.2.4    Для динамометров, классифицируемых по применению с интерполяцией только для возрастающей нагрузки, рассматривают следующие критерии:

- составляющие погрешности динамометра, связанные с воспроизводимостью показаний и повторяемостью показаний;

составляющая погрешности динамометра, связанная с дрейфом нуля; составляющая погрешности динамометра, связанная с интерполяцией; составляющая погрешности динамометра, связанная с ползучестью.

7.2.5    Для динамометров, классифицируемых по применению с интерполяцией для возрастающей и убывающей нагрузок, рассматривают следующие критерии:

составляющие погрешности динамометра, связанные с воспроизводимостью показаний и повторяемостью показаний;

составляющая погрешности динамометра, связанная с дрейфом нуля;

ГОСТ P 55223—2012

составляющая погрешности динамометра, связанная с интерполяцией; составляющая погрешности динамометра, связанная с гистерезисом.

В таблице 2 приведены предельные значения параметров в соответствии с классом точности динамометра и расширенной неопределенности (доверительной погрешности) значений силы, воспроизводимые эталонной машиной (для вероятности 95 %).

Таблица 2 - Предельные значения составляющих погрешности динамометров различных классов точности

Класс точ ности Предельные значения, % Расширенная неопределенность (доверительная погрешность) воспроизведения эталонной силы, % Ь 6' /е /о V с 00 0.05 0.025 ± 0.025 ±0,012 0.07 0.025 ±0.01 0.5 0.10 0.05 ±0,05 ±0,025 0.15 0.05 ±0.02 1 0.20 0,10 ±0.10 ± 0,050 0.30 0.10 ±0.05 2 0.40 0,20 ±0,20 ±0.10 0.50 0.20 ±0.10

8 Применение динамометров

Динамометры нагружают в соответствии с условиями, при которых они калибровались. Не допускается подвергать динамометр воздействию сил. превышающих максимально допустимую.

Динамометры, классифицируемые только для дискретных значений сил. применяют только для этих сил.

Динамометры, классифицируемые для применения с интерполяцией, допускается применять для любой силы в диапазоне интерполяции.

Если динамометр применяют при температуре, отличной от температуры калибровки, то показания динамометра при необходимости корректируют (см. Б 4, приложение Б).

Примечание - Измемеиие нуля неиагруженного датчика силы указывает на пластическую деформацию, вызванную перегрузкой датчика силы Монотонный долговременный дрейф указывает на влияние влаги на датчик силы или дефект контактов датчика силы

7