新型自平衡液压式力标准机力值砝码系统

虞跃凌 王振基/上海市计量测试技术研究院

0 引言

液压式力标准机(HM：hydraulic-amplification force standard machine)就是以砝码的重力作为标准负荷，经过一定的两组油缸活塞组合的液压系统放大后，按预定顺序自动平稳地把负荷施加到被检测力仪上的力标准机。液压式力标准机作为国家的基标准设备，是一种高准确度等级的力值计量标准装置[1]。

常见液压式力标准机的工作原理如图1所示。砝码加载在测力活塞上，使测力油缸内液体产生压力，其压力通过油管传递到工作油缸内，使工作活塞产生的力作用到被检测力仪上。

图1 液压式力标准机工作原理

当油缸活塞之间的漏油量比较小，接近于液压静平衡，以及忽略油缸活塞之间机械摩擦的情况下，作用在被检测力仪上的力F，根据帕斯卡原理可表示为

式中：W—加载在测力活塞上砝码的重力（kN）；

F1—初载荷（kN）；

S1—工作活塞的有效面积（cm2）；

S2—测力活塞的有效面积（cm2）。

1 传统液压式力标准机检定校准时存在的问题

传统液压式力标准机的工作方式就是按照砝码排列顺序依次加卸载，为了扩展力标准机的测量点，砝码的组合方式往往会采用两组标准力值砝码，即一组小砝码加上一组大砝码的方式。F1作为初载荷，其产生的标准力值等于一级小砝码产生的标准力值，F1与小砝码组相加所产生的标准力值等于一级大砝码产生的标准力值；F1加上大、小砝码组相加所产生的力值等于该力标准机的测量上限。

初载荷F1可用式（3）表示：

式中：W0—测力活塞及其砝码加卸载机构中的挂钩、托盘等装置的自重（kN）；……