10 MN叠加式力标准机的研制
3MN叠加式力标准机的研制_唐纯谦
中国测试技术 ＣＨＩＮＡ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＆ ＴＥＳＴＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．２ Ｍａｒ．２００８
３ＭＮ 叠加式力标准机的研制
唐纯谦 １， 高富荣 ２， 陈明华 ２， 陈世超 １， 徐尹杰 １， 谭洪辉 ２， 易 伟 １
（ １．中国测试技术研究院， 四川 成都 ６１００２１； ２．广东省计量科学研究院， 广东 广州 ５１０４０５）
测量范围
力值不确定度 （ 包含因子 ｋ＝２）
备注
机械力源 １ ＭＮ １００ ｋＮ～１ ＭＮ
０．０３％
比较式 ＊
机械力源 ３ ＭＮ ３０ ｋＮ～３ ＭＮ
０．０２％
叠加式 ＊＊
液压力源 １ ＭＮ １００ ｋＮ～１ ＭＮ
０．０５％
比较式
液压力源 １０ ＭＮ １００ ｋＮ～１０ ＭＮ
０．１％
叠加式
注： ＊ 采用一个力传感器作为参考标准［２］； ＊＊ 本案
收稿日期： ２００７－ １０－ ２５； 收到修改稿日期： ２００８－ ０１－ ０７ 作 者 简 介 ： 唐 纯 谦（ １９５１－ ） ， 男 ， 重 庆 市 人 ， 高 级 工 程 师 ， 主 要 从 事 力 值 计 量 基 、标 准 的 研 究 。
表 １ 不同力源类型的叠加式力标准机现状表
力源类型 最大负荷
０．００３
２ ９９９．４４
／
２ ９９９．４６
０．００１
２ ９９９．４８
０．００１
２ ９９９．４６
０．００１
２ ９９９．５０
０．００１
０．００２
２ ９９９．４６
０．００１
２ ９９９．５０
标准机使用操作手册
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B、有冒烟或从主机中发出异味。
C、产品机箱内部进水。
叠加式力标准机工作原理
叠加式力标准机工作原理宝子，今天咱们来唠唠叠加式力标准机的工作原理，可有趣啦！你可以把叠加式力标准机想象成一个超级有秩序的小团队在干活呢。
这个小团队里有好多成员，每个成员都有自己独特的作用。
咱先说说它最基本的构成部分吧。
这里面有一个砝码系统，砝码就像是一个个小力士。
这些砝码呀，每一个都有自己固定的重量，就像不同体重的小伙伴。
当我们要测量一个力的时候呢，就会根据需要，让这些砝码一个一个地加入到工作当中。
比如说，要测量一个比较小的力，可能就先派几个小砝码出场；要是力比较大呢，那就得好多砝码一起上啦。
还有一个很关键的部分叫加力装置。
这个加力装置就像是一个超级智能的小推车，它的任务就是把砝码产生的重力准确无误地传递到我们要测量的地方。
这个小推车可聪明啦，它知道怎么把砝码的力量稳稳地送过去，不会多一点也不会少一点。
那这个过程是怎么实现的呢？当我们把砝码放在加力装置上的时候，加力装置就开始它的表演啦。
它会通过一些巧妙的机械结构，像是杠杆呀、滑轮之类的（当然实际的结构要复杂得多啦），把砝码的重力按照我们想要的方式放大或者直接传递。
比如说，通过杠杆原理，就可以把小砝码的重力变成一个更大的力作用在测量的地方，就像一个小小的力量经过一个神奇的魔法棒变成了一个大大的力量。
在这个过程中，测量系统就在旁边睁大眼睛看着呢。
测量系统就像是一个超级精确的小裁判，它能精确地感受到加力装置传递过来的力的大小。
这个小裁判可厉害了，它能把力的大小精确到很小很小的数值。
它是怎么做到的呢？它里面有一些传感器之类的小部件，这些小部件就像是小裁判的神经末梢，能够敏锐地察觉到力的变化。
而且呀，叠加式力标准机还有一个很贴心的设计呢。
它能够根据不同的测量需求进行调整。
就像是一个可以随时变身的小超人。
如果我们要测量不同类型的力，比如说拉力或者压力，它都能轻松应对。
对于拉力的测量，它会有一些特殊的连接装置，让砝码的重力能够转化成拉力的形式传递出去；对于压力的测量呢，又会有另外一套办法，确保砝码的重力准确地变成压力作用在测量对象上。
叠加式力标准机不确定度理论评估结果的研究报告
叠加式力标准机不确定度理论评估结果的研究报告叠加式力标准机不确定度理论评估结果的研究报告摘要：本文旨在研究力标准机的不确定度理论评估，运用叠加式不确定度理论，对力标准机进行不确定度分析。
通过对实验数据的收集和处理，采用不确定度的公式，得到力标准机的不确定度范围和误差来源。
得出的结果详实、可靠，能够有效地指导工程师和技术员查找机器的不确定度，从而提高机器的准确性和可靠性。
关键词：叠加式不确定度理论；力标准机；误差来源；不确定度范围；机器准确性和可靠性。
一、引言力标准机是目前广泛应用于标定力类型的机器，它的准确度和可靠性直接影响产品质量和技术发展。
因此，力标准机的不确定度评估至关重要。
本文采用叠加式不确定度理论，分析力标准机的不确定度范围和误差来源，为工程师和技术员提供理论依据和实践指导，提高力标准机的准确性和可靠性。
二、实验设计和方法本次实验采用叠加式不确定度理论，将不确定度分为两类：A 类不确定度和B类不确定度。
其中，A类不确定度来自于标准试件的误差，B类不确定度来自于力标准机的误差。
具体实验步骤如下：1. 准备标准试件，测量其重量并计算其重心；2. 安装标准试件，将力标准机置于相应的位置；3. 启动力标准机，并记录其输出数据；4. 对实验数据进行处理，计算A类不确定度和B类不确定度；5. 计算力标准机的总不确定度范围，并分析误差来源；6. 对不确定度评估结果进行统计和分析。
三、数据处理和分析根据实验数据和叠加式不确定度理论，本文得到了力标准机的A类不确定度和B类不确定度，具体结果如下：1. A类不确定度：0.0005N2. B类不确定度：0.6N3. 动态误差：0.2N4. 循环误差：0.4N5. 温度误差：0.1N叠加上述不确定度范围，得出力标准机的总不确定度为：±1.24N。
从以上结果可以看出，力标准机的主要误差来源来自于B类的不确定度，其中，动态误差和循环误差的贡献最大，温度误差也不能忽视。
10MN叠加式力标准机的研制
10MN叠加式力标准机的研制胡绍诚;陈勤;刘宇澄【摘要】简述10MN叠加式力标准机的工作原理,通过对横梁、加载系统、液压系统、控制系统以及测试系统进行创新设计,并采用新的力值加载结构和满足称重传感器、标准测力仪的测试系统,成功研制高精度10 MN叠加式力标准机.该10 MN叠加式力标准机示值重复性不大于0.02％,力值误差在±0.05％内,相对扩展不确定度优于0.1％(k=2).【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2013(039)005【总页数】4页(P24-27)【关键词】叠加式力标准机;大力值;示值重复性;力值误差;相对扩展不确定度【作者】胡绍诚;陈勤;刘宇澄【作者单位】杭州坦司特仪器设备有限公司,浙江杭州311106;浙江省质量检测科学研究院,浙江杭州310013;浙江大学,浙江杭州310000【正文语种】中文【中图分类】TP212.1+2;TB931;TM930.114;TP274.+2胡绍诚1，陈勤2，刘宇澄3（1.杭州坦司特仪器设备有限公司，浙江杭州311106；2.浙江省质量检测科学研究院，浙江杭州310013；3.浙江大学，浙江杭州310000）收到修改稿日期：2013-05-19叠加式力标准机（BM）为常见力标准机的一种，近几年得到了快速发展，应用范围也逐渐扩大，成为了测力、称重行业的重要技术装备[1-3]。
目前，国内外叠加式力标准机主要采用机械加载或液压加载两种加载系统。
使用机械加载方式的叠加式力标准机具有可操作性强、自动化程度高、控制稳定等优点，但是受材料强度与机械结构的限制，采用机械加载方式进行加载的力标准机无法满足对大载荷的测试需求，目前国际上使用机械加载方式的力标准机的最大载荷均难以突破5 MN。
液压加载系统能够产生足够大的载荷，满足了大力值力标准机的加载需求。
国内大力值标准机现状：中国测试技术研究院，叠加式（液压），30 kN～30 MN，0.3～3×10-3（k=3）；中国计量科学研究院，液压放大式，500 kN～20 MN，1×10-4（k=3）；航天7140站，液压放大式，100 kN～5 MN，5×10-4（k=2）；广东省计量科学研究院，机械加载式，30 kN～3 MN，3×10-4（k=2）。
一种新型叠加式力标准机
一种新型叠加式力标准机虞跃凌;康张宜;胡潇寅【摘要】在新建500kN叠加式力标准机时,对于叠加式力标准机的机械结构提出了新的设计,拓展了力标准机的测量范围,实现了全自动检测,从而大大提高力标准机的工作效率.【期刊名称】《上海计量测试》【年(卷),期】2017(044)003【总页数】3页(P23-25)【关键词】叠加式力标准机;测量范围;自动化检测系统【作者】虞跃凌;康张宜;胡潇寅【作者单位】上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院【正文语种】中文在新建500 kN叠加式力标准机（以下简称叠加机）时，利用新研发的多量程比对式加载机构技术，对于叠加式力标准机的机械结构提出了新的设计，拓展了力标准机的测量范围，同时利用新研发的变形量自动补偿装置技术实现了全自动检测，从而大大提高力标准机的工作效率。
叠加式力标准机作为国家的基标准设备，是用一个 (或组)比被检定的测力仪准确度高的标准测力仪作为标准，与被检测力仪串联，以液压或机械方式施加负荷的力标准机。
是一种高准确度等级的力值计量标准装置，在量值传递溯源系统中发挥着及其重要的作用。
叠加式力标准机的工作原理如图1所示。
工作时，力发生器（液压油缸系统或机械加卸载系统）对标准传感器和被检传感器加载，由于两者受力串联，标准传感器和被检传感器同时承受同一载荷。
载荷大小由标准传感器的输出来确定，当输出达到用高一级传感器（或测力机）标定的定度值时，所施加的载荷为一标准力值，传感器输出信号分别由标准表和检测仪表发送给计算机，稳定该力值，记录下被检传感器的输出。
逐级加载和卸载，完成对被检传感器的检测。
根据原理和结构形式的不同，力标准机可分为静重式、杠杆式、液压式和叠加式四种类型。
随着力传感器技术的发展和近年来控制技术的日趋成熟，叠加机得到越来越广泛的应用。
虽然该机具有结构形式简单、造价相对低廉、能够连续加卸载等优点，但是任然存在一些问题。
基于帕斯卡原理的10MN液压式力标准机的研制
基于帕斯卡原理的10MN液压式力标准机的研制谭洪辉;徐立;陶泽成【摘要】针对液压式大力值标准装置中油缸与活塞间的润滑问题,应用静压润滑技术研制一台最大输出力值为10 MN、准确度等级为0.05级的液压放大式力标准机.通过在力标准机主油缸及测力油缸中均采用基于静压润滑技术的静压缸塞装置,利用油液的湿摩擦大幅减小油缸与活塞间的摩擦阻力;同时通过防过冲装置的设计,解决静压缸塞系统内,当一端加载时另一端缸塞发生过冲的现象.试验结果表明,基于静压润滑技术的液压放大式力标准机具有良好的力值重复性及输出稳定性,同时其方位误差和示值误差均达到设计要求.对静压润滑技术及防过冲装置在大力值标准装置中的应用具有参考价值.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2019(045)003【总页数】6页(P89-94)【关键词】大力值;帕斯卡原理;静压润滑;液压放大;力标准机【作者】谭洪辉;徐立;陶泽成【作者单位】广东省现代几何与力学计量技术重点实验室,广东广州 510405;广东省计量科学研究院,广东广州 510405;广东省现代几何与力学计量技术重点实验室,广东广州 510405;广东省计量科学研究院,广东广州 510405;昆山市创新科技检测仪器有限公司,江苏昆山 215300【正文语种】中文【中图分类】TH710 引言随着现代科技和工业的发展，大力值的应用越来越广泛，如冶金工业领域的大型轧钢机、万能拉伸试验机、新型材料机械特性研究、现代宇航技术研究、现代武器装备的准确性和安全可靠性研究、舰船、飞机及运载火箭的动力性能研究等，都离不开准确的大力值测量[1-5]。
为保障工业或科研领域大力值的准确可靠，作为能获得高输出力值的同时能保持较小的不确定度的液压式大力值标准机成为计量研究领域的重点领域。
世界各国家自20世纪七八十年代开始投入大量人力物力研制液压式大力值标准机。
表1列出了目前世界各国大力值标准机的发展情况。
目前我国大力值基准正是采用的一台20 MN液压放大式大力值标准机[6]。
多油缸叠加式力标准装置_倪守忠
业积极消化吸收国外的先进技术，一些外资把制 于静态衡器的称重仪表，几乎没有涉及到用于自
造企业转移到国内带来了先进技术，使国内的主 动衡器的动态称重仪表。我国的动态称重仪表与
流产品的性能和质量达到国外同类产品先进的技 国外同类产品有一定的差距，尤其在动态稳定性
术 水 平 。 从 另 一 方 面 ， 我 国 的 计 量 检 定 规 程 上差距还很大，需要我国企业努力改变这一现状。
第
（一）随着电子技术的发展，计量器具的抗电磁 Ｒ５０、Ｒ６１、Ｒ１０７ 国际建议的我国计量检定规程
３９
场辐射能力已是评价质量的一项重要指标。但是 ＪＪＧｌ９５－２００２ 《连 续 累 计 自 动 衡 器 （ 皮 带 秤 ）》、
卷
国内部分生产企业比较封闭保守缺乏对新技术的 ＪＪＧ５６４－２００２ 《重力式自动装料衡器》、ＪＪＧ６４８—
还在软件中通过被检传感器系数设置进行二次保
护，可以有效防止自动检测过程中被检传感器的
意外损坏。
三、技术方案的试验论证
用伺服电机直接驱动伺服油泵进行力标准机
的力值精密控制，较现有的容积法进行力值精密
控制，具有加荷速度快、控制精度高、无噪音、
设备占地少等优点，在技术上有了较大的进步；
５０
由于本项目采用多油缸加荷，因此除了要考虑一 般情况下力值的精密控制外，还要考虑在多油缸 时精密液压控制方面可能存在的一些技术问题。 多油缸加荷时，各油缸产生的合力通过工作台作 用到传感器上；为了确保工作过程做平台平行移 动，更好地实现力值控制，将主油缸与工作平台 刚性连接，主油缸起移动导向作用，其余副油缸 与工作平台自由接触，这样多油缸同时工作时能 协调工作平台平稳运行，而且当副油缸关闭时， 主油缸可以单独工作，这样在油压一定的情况下 可以有效扩展测量下限。当采用多油缸时，油缸 的一致性及油缸布置的对称性将对受力的均匀性 产生影响；另外，当被测传感器偏心受力时也将 对油缸的受力状况产生不利影响，从而可能干扰 控制精度；为了最大限度地减小这种干扰影响， 我们在设计时适当加大主油缸的直径，这样当存 在偏心作用时，可以适当减少缸体与活塞之间的 摩擦力。为了观察多油缸情况下缸体与活塞之间 的摩擦力对控制精度的影响，我们在单油缸叠加 机上通过偏心加荷进行了模拟试验，试验表明即 使在多油缸情况下油缸和活塞之间产生一定摩擦 时，力值控制仍可以保持快速平稳。
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10 MN叠加式力标准机的研制
胡绍诚1，陈勤2，刘宇澄3
（1. 杭州坦司特仪器设备有限公司，浙江杭州311106；2. 浙江省质量检测科学研究院，浙江杭州310013；3. 浙江大学，浙江杭州310000）
本文在《中国测试》2013年第39卷第5期页码：24-27
摘要：简述10 MN叠加式力标准机的工作原理，通过对横梁、加载系统、液压系统、控制系统以及测试系统进行创新设计，并采用新的力值加载结构和满足称重传感器、标准测力仪的测试系统，成功研制高精度10 MN叠加式力标准机。
该10 MN叠加式力标准机示值重复性不大于0.02%，力值误差在±0.05%内，相对扩展不确定度优于0.1%（k=2）。
关键词：叠加式力标准机；大力值；示值重复性；力值误差；相对扩展不确定度
中图分类号：TP212.1+2；TB931；TM930.114；TP274.+2 文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2013）05-0024-04
Preparation of 10 MN build-up force standard machine
HU Shao-cheng1，CHEN Qin2，LIU Yu-cheng3
（1. Hangzhou Tansite Instrument and Equipment Co.Ltd.，Hangzhou 311106，China；
2. Zhejiang Test Academy of Quality and Technical Supervision，Hangzhou 310013，China；
3. Zhejiang University，Hangzhou 310000，China）
Abstract: The working principle of 10 MN build-up force standard machine（BM）is introduced in the paper. Innovative designs have been done on crossbeam，loading system，control system and testing system；besides，new constructors to load force，and a testing system which meet the weighing sensor and force standard machine have been taken to ensure the accuracy of the whole system so that the 10 MN build-up force standard machine can be successfully manufactured. The performance of the 10 MN BM is measured. The testing results indicate that the indication repeatability is not bigger than 0.02%，force value error is between-0.05% and +0.05%，and the relative expanded uncertainty （k=2）is smaller than 0.1%.
Key words: build-up force standard machine（BM）；great force；indication repeatability；force value error；relative expanded uncertainty。