ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭТАЛОНЫ
531.781
Государственный первичный эталон единицы крутящего момента силы ГЭТ 149—2010
Б. А. ЧЕРЕПАНОВ
Уральский научно-исследовательский институт метрологии, Екатеринбург, Россия, e-mail: cherepanov@uniim.ru
Представлены основные характеристики Государственного первичного эталона единицы крутящего момента силы ГЭТ 149—2010, результаты сличений и перспективы совершенствования. Проведено сравнение с зарубежными аналогами.
Ключевые слова: эталон, крутящий момент силы, эталон сравнения, сличения.
The basic characteristics of information on the State primary measurement standard of torque unit GET 149—2010, the results of comparisons and the prospects of improvement are presented. The comparison with foreign similarities has been carried out.
Key words: standard, torque, comparison standard, comparisons.
Крутящий момент силы — величина, характеризующая многие процессы и режимы работы машин и агрегатов, применяемых в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Эталонная база в области измерений крутящего момента силы позволяет решать задачи обеспечения единства измерений при: разработке и эксплуатации энергетических установок на газоперекачивающих станциях и электростанциях; испытаниях авиационных и судовых двигателей с целью обеспечения достоверности измерений мощности и КПД; контроле ввозимых средств измерений (СИ) зарубежных фирм и пр. Измерения крутящего момента силы достаточно распространены, о чем свидетельствуют большая номенклатура СИ (в России зарегистрировано около 200 типов).
Деятельность УНИИМ в области измерений крутящего момента силы началась в середине XX века, когда был создан стационарный динамометр кручения с верхним пределом воспроизведения единицы крутящего момента силы 20000 Н ■ м [1]. Для того времени это была одна из лучших установок в мире. В середине 80-х годов был создан Государственный первичный эталон единицы крутящего момента силы ГЭТ 149—85 с диапазоном воспроизведения единицы 20—2500 Н ■ м. В 2006—2009 гг. проходили работы по его совершенствованию, направленные на существенное расширение диапазона воспроизведения единицы на основе разработки и включения в состав эталона еще двух эталонных установок на базе современных технических решений и комплектующих. В итоге приказом Росстандарта был утвержден эталон ГЭТ 149—2010 [2].
Эталон состоит из трех стационарных эталонных установок: ЭУ-250, ЭУ-2500 и ЭУ-20000 с диапазонами воспроизведения единицы крутящего момента силы соответственно 1—250; 20—2500 и 200—20000 Н ■ м. Установки являются рычажными так называемого deadweight-типа, в которых усилие создает масса грузов, находящихся в гравитационном поле Земли. Установки ЭУ-2500, ЭУ-20000 включают набо-
ры мер силы и равноплечие рычаги, а ЭУ-250 содержит одноплечий рычаг с опорными и грузоприемными призмами. Установки снабжены механизмами нагружения поверяемых СИ и другими устройствами, обеспечивающими реализацию основных функций эталона: воспроизведение, хранение и передачу единицы крутящего момента силы. В состав эталона введены компараторы — эталонные датчики ТВ2 фирмы НВМ (Германия) с верхними пределами измерений 500 и 10000 Н м, предназначенные для передачи единицы, а также для использования их в качестве эталонов сравнения при проведении сличений.
Эталонные установки построены по одной принципиальной схеме за исключением того, что ЭУ-250 с одноплечим рычагом дополнительно имеет два механизма деформирования для воспроизведения направления действия крутящего момента силы как по часовой, так и против часовой стрелки.
М е т р о л о г и ч е с к и е х а р а к т е р и с т и к и э т а л о н а Диапазон воспроизведения единицы крутящего момента
силы......................... 1—20000 Н ■ м
Относительное среднее квадратическое отклонение результата измерений при 20 независимых измерениях:
в диапазоне 1—2,5 ■ 103 Н ■ м..............0,8-10-4
в диапазоне 2,5 ■ 103—2 ■ 104 Н ■ м............1,5 ■ 10-4
Относительная неисключенная систематическая погрешность, не более:
в диапазоне 1—2,5 ■ 103 Н ■ м..............2,010-4
в диапазоне 2,5 ■ 103—2 ■ 104 Н ■ м............4,0 10-4
Относительная стандартная неопределенность: типа А
в диапазоне 1—2,5 ■ 103 Н ■ м............. 0Д10-4
в диапазоне 2,5 ■ 103—2 ■ 104 Н ■ м............1,5 ■ 10-4
типа В
в диапазоне 1—2,5 ■ 103 Н ■ м..............1,010-4
в диапазоне 2Д 103—2 ■ 104 Н м............2,010-4
Межаттестационный интервал................4 года
Гэсударственные эталоны
Сравнение ГЭТ 149—2010 с зарубежными аналогами показывает, что его характеристики находятся на уровне измерительных возможностей эталонов национальных метрологических институтов (НМИ) других стран, которые отражены в базе МБМВ (см. таблицу).
Характеристики эталонных установок России и некоторых зарубежных НМИ
Одновременно с совершенствованием эталона были разработаны два национальных стандарта [3, 4].
Эталон и возглавляемая им поверочная схема обеспечивают точность воспроизведения и передачи единицы крутящего момента силы рабочим СИ, необходимую отечественной промышленности в настоящее время и на ближайшую перспективу. Дальнейшее совершенствование эталона может быть связано, в первую очередь, с его оснащением комплексом современных компараторов крутящего момента силы, расширением диапазона воспроизведения единицы в область значений крутящего момента менее 1,0 Нм. Кроме того, в св язи с поя в лением в экспл уата ц ии на ряде предприятий СИ крутящего момента силы, значительно превышающего верхний предел диапазона воспроизведения эталона, актуальным становится расширение диапазона воспроизведения единицы до 100,0 кНм.
НМИ (страна) Диапазон воспроизведения единицы, Н ■ м Относительная расширенная неопределенность
УНИИМ (Россия) 1—20000 5,0 ■ 10-4
РТВ (Германия) 1—20000 2,0 ■ 10-5
NPLI (Индия) 2—2000 1,0 ■ 10-4
NIM (Китай) 0,5—5000 1,0 ■ 10-4
CMI (Чехия) 10—1000 5,0 ■ 10-4
NMIJ (Япония) 1 —20000 7,0 ■ 10-5
В соответствии с решением КООМЕТ в декабре 2011 г была согласована тема 512^и-а/10 (регистрация в МБМВ СООМЕТ.М.Т^1), предусматривающая проведение дополнительных сличений ГЭТ 149—2010 с эталоном РТВ. В качестве эталона сравнения использовали датчик ТВ2 с верхним пределом измерений крутящего момента силы 3 кНм и измерительный усилитель MGCplus в комплекте с усилительным блоком ML38В (НВМ).
Сличения проводили в точках 100; 500; 1500; 2500 Нм при различных угловых положениях датчика на эталонной установке и направлениях крутящего момента силы по часовой и против часовой стрелки. Оценки результатов измерений, выполненных в рамках сличений, подтверждают заявленные метрологические характеристики эталона.
Л и т е р а т у р а
1. Токарь Н. Г., Вандышев Б. А., Савицкий Ф. С., Ивановский О. В. Установка для воспроизведения крутящего момента до 20000 Нм // Труды метролог. ин-тов. М.: Изд-во стандартов, 1974. Вып. 156 (216). С. 67—75.
2. Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 мая 2010 г. № 1717 «Об утверждении Государственного первичного эталона единицы крутящего момента силы».
3. ГОСТ Р 8.752—2011. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений крутящего момента силы.
4. ГОСТ Р 8.796—2012. ГСИ. Измерители крутящего момента силы.
Дата принятия 13.01.2015 г.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.