多用途汽車維修用壓力表檢測(cè)裝置的研制

鄭中民,陳 潔,杜寅飛,田 昀

(天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院,天津 300192)

引言

機(jī)油壓力表主要指示發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑系主油道潤(rùn)滑油壓力,防止壓力過(guò)低造成“燒瓦、抱軸”等重大機(jī)械事故；燃油壓力表是用來(lái)檢測(cè)然后供給和噴射系統(tǒng)工作是否正常的量具,一般電控汽油噴射系統(tǒng)的供油總管上設(shè)有專用的油壓檢測(cè)口(如汽油濾清處),將其連接到檢測(cè)口處,接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān),即可觀測(cè)燃油壓力表的讀數(shù)；自動(dòng)變速箱壓力表是在自動(dòng)變速箱的液壓系統(tǒng)的行星齒輪系發(fā)生故障時(shí),用于測(cè)試自動(dòng)變速箱的主壓力；助力轉(zhuǎn)向壓力表的作用是測(cè)試助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力及轉(zhuǎn)向泵的輸出壓力。

1 問(wèn)題來(lái)源

由于汽車維修用壓力表接頭復(fù)雜,無(wú)法保證其密封性,量值精確度要求高,并且是汽車維修中的重要量具,所以各大汽車維修店、4S 店都非常重視這些計(jì)量器具,但是其量值溯源一直是困擾使用客戶和計(jì)量單位的難題。

多用途汽車維修用壓力表檢測(cè)裝置的研發(fā)不僅解決了量值溯源的問(wèn)題,也為客戶提供了技術(shù)依托和支持,為客戶的送檢提供了便利條件。

2 設(shè)計(jì)方案

結(jié)構(gòu)：多用途汽車維修用壓力表檢測(cè)裝置組成如(圖1)所示

關(guān)鍵技術(shù)：

(1)油氣分離器設(shè)計(jì),該裝置作用是防止壓力表中的油回流到減壓器里。

(2)限流/截止閥設(shè)計(jì),該閥既要控制氣體流量,同時(shí)又要起到“斷流”的作用。

(3)手動(dòng)調(diào)壓器設(shè)計(jì),該調(diào)壓器可以通過(guò)壓縮低壓氣體獲得高壓氣體。

(4)微調(diào)閥設(shè)計(jì),該閥起到精細(xì)調(diào)壓作用,調(diào)節(jié)細(xì)度在0.1kPa。

本裝置通過(guò)對(duì)汽車維修用壓力表的檢定方法進(jìn)行,研制了一套多用途汽車維修用壓力表檢測(cè)裝置,該裝置利用機(jī)加工制作了一套接頭,可實(shí)現(xiàn)主流品牌汽車,主要包括大眾、豐田、通用、寶馬、奧迪等,通過(guò)轉(zhuǎn)換接頭可實(shí)現(xiàn)2 支壓力表的無(wú)損安裝并同時(shí)檢定。

多用途汽車維修用壓力表檢測(cè)裝置主要包括氣瓶、手動(dòng)壓力源、數(shù)字壓力計(jì)一起組成完整的校準(zhǔn)系統(tǒng)。

3 檢定能力驗(yàn)證

圖1 檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)框圖

表1 測(cè)量重復(fù)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 各不確定度分量匯總

(1)將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力計(jì)和被檢測(cè)的壓力表安裝在該裝置的接口上。根據(jù)檢測(cè)壓力點(diǎn)的需要控制加壓閥進(jìn)行升壓,并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力計(jì)的示值實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力變化。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的壓力點(diǎn)的要求判定被檢測(cè)壓力表的示值誤差是否符合規(guī)程要求。該裝置最多可同時(shí)校準(zhǔn)2 支壓力表,試驗(yàn)研究表明,系統(tǒng)校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度優(yōu)于Urel=0.05%(k=2)。

將數(shù)字壓力計(jì)安裝在該裝置的接口上,被檢表的工作位置高于數(shù)字壓力計(jì)的受壓點(diǎn)(壓力傳感器),高度差Δh=0.060m,經(jīng)計(jì)算,高度差引起的數(shù)字壓力計(jì)示值修正值ph=-0.0005MPa,ph的絕對(duì)值大于該數(shù)字壓力計(jì)最大允許誤差絕對(duì)值0.0020MPa 的1/10,應(yīng)考慮高度差修正。

安裝完畢之后,對(duì)整個(gè)檢定裝置加壓至測(cè)量上限4MPa,進(jìn)行預(yù)壓并檢查系統(tǒng)的密封性。

采用直接比較測(cè)量法,當(dāng)測(cè)量點(diǎn)達(dá)到靜平衡時(shí),讀取數(shù)字壓力計(jì)的示值,并記錄相應(yīng)量值。按照正反行程逐點(diǎn)升壓和降壓進(jìn)行兩個(gè)循環(huán)的測(cè)量。

(2)測(cè)量模型

式中：Δp-數(shù)字壓力計(jì)示值誤差(MPa)；pc-數(shù)字壓力計(jì)示值(MPa)；ps-活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；ph-高度差的修正值(MPa)。

采用貝塞爾公式法計(jì)算單次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s(x)。

由于數(shù)字壓力計(jì)在計(jì)算示值誤差時(shí),以單次測(cè)量作為測(cè)量結(jié)果,所以,重復(fù)性測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為單次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差

u1(pc)=s(x)=0.00019MPa

(3)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(Δp)的計(jì)算

(4)擴(kuò)展不確定度U 的評(píng)定

取包含因子k=2,則2.5MPa 測(cè)量點(diǎn)的擴(kuò)展不確定度U=k×uc(Δp)=2×0.00035MPa=0.0007MPa。

其他測(cè)量點(diǎn)示值誤差的擴(kuò)展不確定度可以按照該評(píng)定方法進(jìn)行評(píng)定。數(shù)據(jù)說(shuō)明該檢定裝置的測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,可以滿足汽車維修用壓力表的檢定要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定證明該套裝置系統(tǒng)滿足汽車維修用壓力表的檢定工作的需要。該裝置結(jié)構(gòu)合理、測(cè)量準(zhǔn)確、安全系數(shù)高、使用效果良好,解決了各類型汽車維修用壓力表的量值傳遞問(wèn)題,適合在省級(jí)計(jì)量部門推廣應(yīng)用。