О некоторых задачах

Вид материала

Подобный материал:

О НЕКОТОРЫХ ЗАДАЧАХ

ПРИ ВНЕДРЕНИИ НОВОГО ГОСТ 8.065

«ГОСУДАРСТВЕНЫЙ ПЕРВИЧНЫЙ ЭТАЛОН ЕДИНИЦЫ СИЛЫ»

Главный метролог «ОООНИКЦИМ Точмашприбор»

Кравченко С.А.

Предлагаемый для обращения в метрологической практике законодательный технический документ – новый ГОСТ 8.065, бесспорно, прогрессивен и актуален.

Но вместе с одобрением того, что в нём открываются возможности:

- шире использовать метрологический потенциал (высокую точность) Государственного первичного эталона;

- уменьшить физическую нагрузку на первичный эталон по поверке датчиков силы и переносных динамометров 1-го и 2-го разряда с погрешностью менее 0,1% и др., необходимо рассмотреть некоторые задачи, которые должны найти своё решение в планах организационно-технических мероприятий по внедрению нового стандарта.

Конечно, если на вновь введённое в проект Поверочной схемы место средств измерений 1-го разряда (рис 1.) – «Силовоспризводящие машины» на 1.3 и 9М с погрешностями измерения от измеряемого значения 0,01%, 0,02%, 0,05% и 0,1% уже созданы, прошли все этапы НИОКР и процедуры внесения их в Госреестр СИ, естественно многие вопросы будут сняты полностью и облегчены настолько, что на их решение не понадобиться усилий, связанных с длительным временем и существенным финансированием.

Поэтому правильным будет рассмотреть задачи внедрения нового ГОСТа, исходя из того, что стационарных средств измерений 1-го разряда в Госреестре нет.

Эти задачи касаются:

области законодательной метрологии;

технического обеспечения метрологической калибровки силоизмерительного испытательного оборудования выше верхнего предела измерения Государственного первичного эталона, т.е. выше 1000кН.

По первой задаче.

Этим стандартом завершается многолетняя дискуссия, инициируемая руководством Ростехрегулирования и некоторыми учёными РАН и отраслевых институтов, которую широко развернул через журнал «Приборы. Автоматизация.» №4, 2004г. автор этого доклада и участник одной из коллегий, проводимой Заместителем председателя Ростехрегулирования (Крутиковым В.Н.).[1]

Обосновано и вполне правомерно на дискуссию был вынесен вопрос о границе, которая должна разделить средства измерений и средства испытаний. Это необходимо так как за этим следует вопрос: какой план действий должен быть запланирован и выполнен, потому что для того, чтобы прибор включить в Государственный реестр средств измерений надо выполнить один план действий, а для аттестации средств испытаний – другой.

Граница разделения пошла по группе испытательного оборудования и приборов для определения механических свойств материалов.

Руководство Ростехрегулирования и некоторые специалисты институтов были за выведение этого испытательного оборудования из Госреестра СИ; создатели этого оборудования и большинство его потребителей были против, объясняя это высокой ответственностью возложенной на испытательное оборудование, предназначенное для определения механических (прочностных) характеристик материалов и конструкций, что является основой механической безопасности в техносфере.

В предлагаемом проекте ГОСТ 8.065 пятое звено бывшей Поверочной схемы – испытательные машины, прессы и установки, отсутствует. Его место в новой схеме, по-видимому, занимают, встроенные силоизмерители на различные предельные нагрузки с широкими диапазонами измерений по точности от 0,25%! до 3%.

В большинстве случаев новых разработок испытательных машин сохраняется конструктивная концепция, заключающаяся в том, что силоизмерительная система остаётся неотъемлемой составляющей машины и, естественно, как самостоятельное СИ, не может быть сертифицировано и включено в Госреестр СИ. А поскольку испытательное оборудование выведено из Поверочной схемы СИ силы, так же не может быть допущено к процедуре сертификации и включению в Госреестр СИ.

Первая задача, которую надо решать, внедряя новый ГОСТ 8.065.

Нормативно-технические законодательные документы по сертификации испытательного оборудования и аккредитации инфраструктур механических испытаний должны быть, соответственно, пересмотрены и на этой новой нормативно-технической законодательной базе провести аттестацию испытательного оборудования и аккредитацию лабораторий механических испытаний в НИИ, КБ заводов и учебных заведений.

Вторая задача состоит в том, что требуется решение нормативно-методического (законодательного) и технического обеспечения переноса единицы силы от Государственного первичного эталона с пн 1000 кН к нижестоящим звеньям схемы с пн 9000 кН (по схеме), а в российской метрологической практике до 30000 кН (Испытательное оборудование эксплуатируемое в ФГУП ЦНИИ им. ак. А.Н. Крылова, С-Петербург).

В инициативном порядке отдельными специалистами в течениие второй половины прошлого века отрабатывались различные способы умножения единицы силы, из которых два были наиболее отработаны.

Первый – экспериментально-аналитический, заключающийся в поверке начального участка шкалы силоизмерителя машины прямым способом с помощью переносного образцового динамометра 3-го разряда, а далее, до конца шкалы – методом математической экстраполяции и сличения значений полученных экстраполяцией и расчётных значений силы, как функции давления и диаметра рабочего цилиндра машины, в предположении отсутствия запредельно допустимых значений сил трения поршня о цилиндр.

Второй – поверка большегрузной испытательной машины группой параллельно нагруженных образцов переносных динамометров.

Этот способ нашёл самое широкое применение в метрологической практике. Были получены многочисленные экспериментальные подтверждения достоверности измерений (1) и разработаны теоретические основы, которыми утверждались положения о метрологической правомочности таких поверок вообще (2,3), а для особоважных, т.е. более точных измерений, был теоретически обоснован способ поверки группой параллельно устанавливаемых переменных по количеству образцовых динамометров при прохождении реперных точек силоизмерительной системы, поверяемой большегрузной машины (4). Это обоснование подтверждало приоритетность методов измерения концевыми мерами, что очевидно при измерении линейных размеров, масс, но труднореализуемо технически при измерении силы.

При всей бесспорности метрологического преимущества способа поверки группой динамометров, необходимо отметить существенные недостатки, которые не дали ему широко войти в метрологическую практику поверки большегрузных машин.

Первое – это громоздкость, большая трудоёмкость и невозможность его применять для широко распространённых горизонтальных машин.

Второе – это, практически, недоступность для штатных поверителей-метрологов. Такие поверки могли выполнять группой специально подготовленных ИТР, руководитель должен был обладать хотя бы начальными знаниями выполнения вычислений на основании методов интерполяции и элементарного дифференциального исчисления в случае значительной нелинейности динамометров, используемых в группе.

Поэтому на практике, поверка большегрузных машин групповым способом была редким событием. Как правило, до 10000кН были созданы динамометры, их поверяли специалисты высшего класса в ВНИИМ им. Д.И. Менделеева (г. С-Петербург) или ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (г. Москва), а затем этим 10000нК динамометром, поверенным группой 5000 или 3000кН динамометрами, поверяли большегрузную машину прямым классическим способом до 10000кН.

Задача умножения силы при переносе её от 1000кН эталона к большегрузным на 10000кН и более, остаётся нерешенной.

Предлагается рассмотреть способ и средство суммирующее многократно прикладываемой единицы силы по способу замещения, который тысячелетиями реализуется в весовой технике. В испытательной силоизмерительной технике более полувека тому назад рассматривались технические предложения по решению этой задачи, но при том уровне прецизионной сервогидравлики, электроники, вычислительной техники и тензорезисторной технологии практическая реализация технических предложений не просматривалась (5).

Техническая реализация способа и устройства суммирования единицы измерения методом силы представлена циклограммой и блок-схемой на рис. 2 (а,в).

Д10 – поверяющий откалиброванный прямым способом на образцовой силоизмерительной установке высшего разряда. Для примера, считаем, что он поверен на первичном эталоне на 1000кН с погрешностью не хуже 0,1% от измеряемого значения силы;

Д100 – поверяемый большегрузный 10000кН динамометр.

Ц100 – исполнительный силовой гидростатический цилиндр, 10000кН, управляемый электрогидравлической сервосистемой, обеспечивающей поддержание заданной нагрузки в пределах 0,05% и суммирование многократно прикладываемой единицы силы.

На рис. 1б приведена циклограмма устройства умножения силы.

Теперь о точности переноса единицы измерения силы и умножения посредством замещения сил.

При наличии динамометра (концевая мера) Д10, отградуированном с погрешностью не хуже 0,1%, и способности сервосистемы Ц100 поддерживать заданную нагрузку в пределах 0,05% и минимальной методической погрешности не хуже 0,05% поверяемый динамометр на 10000кН будет откалиброван с погрешностью не более 0,2% от измеряемого значения силы в диапазоне 1000-10000кН. Это очень высокий уровень точности для такого диапазона измерения. На сегодняшний день возможно достижим на немецкой образцовой грузопоршневой машине на 300/600 т.с. Такой уровень точности достигнут на образцовых грузо-рычажных машинах типа ОСМ-2-200.10. Конструктивная реализация рассмотренного способа замещения и суммирования единицы измерения силы представлена на гидрокинематической схеме рис.3.

Естественно, создание такой уникальной наукоёмкой метрогогической уснановки следует отнести к разряду научно-технических задач уровня национальной безопасности.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Кравченко С.А., «………………………………………………….», ж-л «Приборы» №4, 2004г.;

Кочетов А.И., «Испытательная техника в строительстве», М., «Стройиздат», 1964г.;

Максимов Л.М., «Труды институтов Комитета», М.Л., Изд-во стандартов, 1966г.;

Щиголев Б.М., «Математическая обработка наблюдений», Изд. 3-е, М., «Наука», 1969г.;

Кравченко А.Ф., «Погрешность измерений нагрузок параллельно установленных образцовых динамометров», Ежемесячное приложение к научно-техническому журналу «Измерительная техника» №12, М., 1982г.;

Харитонов И.И., «Силозадающая установка для воспроизведения сил до 10000кН.», Рукописи.

Blog

О некоторых задачах