壓力表對(duì)液壓千斤頂檢定示值的影響解析
液壓千斤頂是一種以液壓缸或柱塞為剛性頂舉件的千斤頂，其關(guān)鍵性的指示計(jì)量器具是壓力表，且壓力表的 計(jì)量性能與工程力值測(cè)量結(jié)果直接相關(guān)。據(jù)此，本案筆者解析壓力表對(duì)液壓千斤頂檢定示值的影響，并據(jù)此給出合理的建議。
液壓千斤頂是一種在橋梁、地鐵、高架以及隧道建設(shè)中廣 泛應(yīng)用的儀器，其由千斤頂主體、油泵、油路及壓力表組成。 其中，壓力表是關(guān)鍵性的指示計(jì)量器具，其會(huì)對(duì)液壓千斤頂 的檢定示值產(chǎn)生直接影響，具體表現(xiàn)在下列方面：
一、測(cè)量范圍的影響
液壓千斤頂上限壓力的額定值是50-60MPa，但在生產(chǎn) 制造時(shí)，其配套壓力表的測(cè)量范圍卻通常選在0-60MPa區(qū)段， 表明在正常使用千斤頂時(shí)，其工作壓力將達(dá)壓力表測(cè)量上限的 90-100%，如此勢(shì)必會(huì)影響到千斤頂?shù)臏y(cè)量精度。按照規(guī)定， 待測(cè)壓力應(yīng)比壓力表測(cè)量上限的75%小或相等，即:倘若壓 力表的測(cè)量范圍是0-60MPa，則其線(xiàn)性工作區(qū)域<45MPa，而 若液壓千斤頂控制的壓力> 45MPa，則壓力表的彈性敏感元件 便在疲勞極限區(qū)，此時(shí)既易損壞壓力表，又會(huì)影響測(cè)量精度。 另?yè)?jù)JJG52-1999規(guī)定，普通壓力表的誤差應(yīng)為測(cè)量上限的90- 100%，且允許下降一級(jí)計(jì)算。比如，?夜壓千斤頂檢定用0-60MPa、 1.6級(jí)的普通壓力表時(shí)，其允許誤差是±0.96MPa，且即使在 54-60MPa范圍內(nèi)的誤差達(dá)±1.5MPa，仍可判定合格，如此極 易引起液壓千斤頂?shù)纳舷迚毫z定示值失準(zhǔn)。
綜上，在選擇液壓千斤頂?shù)呐涮讐毫Ρ頃r(shí)，建議其測(cè)量 上限按千斤頂壓力額定上限的140-200%計(jì)算，且若壓力表 存在彈性后效的影響，則其測(cè)量上限按200%計(jì)算。換而言之， 倘若液壓千斤頂控制的壓力是50-60MPa，則壓力表的測(cè)量上 限最宜選為100MPa。
二、準(zhǔn)確度與分辨力的影響
通常而言，液壓千斤頂配套的壓力表是1.6級(jí)的普通壓力 表，但其定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是引用誤差，則難以會(huì)產(chǎn)生不利影響。例如， 液壓千斤頂檢定用0-100MPa、1.6級(jí)的普通壓力表時(shí)，只要任 一檢定點(diǎn)的檢定示值誤差< ± 1.6MPa，便可判定合格。但從千 斤頂?shù)臋z測(cè)精度而言，± 1.6MPa的誤差卻會(huì)產(chǎn)生較大的影響。 比如，在10MPa檢定點(diǎn)，壓力表存在±1.6MPa的誤差，可使液 壓千斤頂產(chǎn)生16%的相對(duì)誤差。同時(shí)，壓力表的最小分辨力隨 等級(jí)的改變而不同。比如，對(duì)于0-100MPa的壓力表，倘若其等 級(jí)是0.4級(jí)，則相對(duì)的最小分度值是0.5MPa。因?yàn)閴毫Ρ淼闹?/span> 針刀鋒與表盤(pán)垂直，則可估讀最小分度值的10%，即其最小分 辨力是0.05MPa。據(jù)此，對(duì)于1.6級(jí)的普通壓力表，其最小分度 值是2MPa。因?yàn)閴毫Ρ淼闹羔樀朵h與表盤(pán)平行，則可估讀最小 分度值的20%，即其最小分辨力是0.4MPa。綜上，壓力表的準(zhǔn) 確度等級(jí)、分辨力會(huì)對(duì)液壓千斤頂檢定示值產(chǎn)生較大影響。
三、配套檢定的影響
倘若檢定條件相同，則選擇準(zhǔn)確度等級(jí)不同的壓力表會(huì) 對(duì)液壓千斤頂?shù)臏y(cè)量精度產(chǎn)生影響。下面，筆者列舉不同等 級(jí)的壓力表，以探討其對(duì)液壓千斤頂檢定示值的影響。表1 所示是液壓千斤頂與壓力表的選型。
針對(duì)表1所示的壓力表，依據(jù)《液壓千斤頂檢定規(guī)程》，在 室溫301的條件下，用0.5級(jí)應(yīng)變式標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀對(duì)壓力表進(jìn)行 配套檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示，2塊壓力表的檢測(cè)結(jié)果都與其準(zhǔn)確 度等級(jí)相符。但若將準(zhǔn)確度等級(jí)不同的壓力表與同一臺(tái)液壓千斤頂配套，則其檢測(cè)結(jié)果卻存在較大差別，甚至不在允許范圍內(nèi)。
四、不確定度研究
在液壓千斤頂?shù)臋z定中，其測(cè)量結(jié)果不確定度主要來(lái)源 于下列方面：一是應(yīng)變式標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀所致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量％ ; 二是液壓千斤頂在檢定重復(fù)性時(shí)所致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 分量u2;三是溫度變化所致的不確定度分量U3 ;四是檢定 示值估讀不準(zhǔn)確所致的不確定度分量m4 ;五是數(shù)據(jù)修約所致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u5。倘若將不同的壓力表與同一臺(tái)液壓千斤頂配套，則會(huì)影響到測(cè)量結(jié)果的不確定度，見(jiàn)表2。
精密壓力表測(cè)量結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度K滿(mǎn)足下面函 數(shù)式:
結(jié)合表2可得，\ = V0.559% = 0.74%，則擴(kuò)展不確定 度U = 1.5%、t = 2，判定其與規(guī)范要求相符。同理，普通壓力表測(cè)量結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度\ = ^2.731% =1.65%，
則其擴(kuò)展不確定度U = 3.3% k = 2，判定其與規(guī)范要求不符。
據(jù)此，壓力表的測(cè)量范圍、準(zhǔn)確度等級(jí)及分辨力等因素都會(huì) 對(duì)液壓千斤頂?shù)臋z定結(jié)果產(chǎn)生直接影響，則在壓力表配套選 擇時(shí)，按液壓千斤頂油壓額定值的140-200%來(lái)計(jì)算壓力表 的測(cè)量上限，而其準(zhǔn)確度等級(jí)選取0.4級(jí)。
五、結(jié)語(yǔ)
綜上，前文分別探究了壓力表的測(cè)量范圍、準(zhǔn)確度等級(jí)、分 辨力及配套檢定對(duì)液壓千斤頂檢定示值的影響。通過(guò)不確定度 研究發(fā)現(xiàn)，壓力表的測(cè)量范圍、準(zhǔn)確度等級(jí)及分辨力等對(duì)液壓千 斤頂檢定示值的影響較為明顯。因此，為了提高壓力表的計(jì)量 性能及液壓千斤頂?shù)臏y(cè)量精度，建議在壓力表配套選擇時(shí)，按 液壓千斤頂油壓額定值的140-200%來(lái)計(jì)算壓力表的測(cè)量上限 及其準(zhǔn)確度等級(jí)選取0.4級(jí)，從而提高液壓千斤頂?shù)膽?yīng)用效果。
