250MPa宽量程活塞式压力计的研制

　　活塞式压力计作为压力计量检测、 校准和量值传递不可或缺的标准器具，在各级计量院所、军工单位和工业生产企业被广泛使用。 JJG59-2007 《活塞式压力计》检定规程的颁布实施，既给我国工业生产的技术指标提出了新的国际化标准， 又给国内此项设备的生产厂家提出了更高的要求。 为此，我们在生产符合JJG59-2007要求的活塞式压力计的同时 ， 又对传统的宽量程活 塞 式 压 力 计 进 行 了 技 术 革 新 ， 研 制 出 了 新 一 代250MPa宽量程活塞式压力计 。

　　一、国内高量程活塞式压力计存在的问题

　　目前， 市场上的活塞式压力计大都存在加压过程费力、砝码匀速转动和延续时间难保证、密封性较差等诸多问题。 而且，传统的活塞式压力计大多是纯机械装置，几乎没有任何电子技术，在开展工作过程中，很多步骤都需要人工完成，不仅操控难度大 、科技含量低、工作量巨大、费时费力，而且容易因人为因素产生多种误差。

　　二、设计目标

　　1.高性能、高精度的活塞工作系统

　　众所周知， 高性能的活塞式压力计的技术核心就是活塞系统本身的精密程度。 活塞系统是由活塞杆和活塞筒组合而成的。 活塞杆和活塞筒的配合程度越好，其性能就越高。

　　目前，国内外生产厂家选用的活塞系统(活塞杆、活塞筒)材料主要有合金钢(铬锰钢)、铜合金、陶瓷、碳化钨等。 在众多的材料中，碳化钨材料具有强度高、硬度好、热膨胀系数小等优点(见表1、表2)，在提高活塞性能的同时，也减小了活塞式压力计的有效面积周期变化率，延长了使用寿命。

　　因为精密的活塞系统的制作主要依靠多年从事活塞研磨的研磨技师手工研磨， 每一套活塞系统的活塞杆和活塞筒都是研磨师凭借个人多年的研磨经验和手感来判断活塞杆、活塞筒的紧密结合程度，所以，JJG59-2007的修改对活塞系统的研磨工艺水平提出了更高的要求。 我们在袁祥甫教授的指导下，使用特制研磨剂和特殊研磨工艺，精心研磨而成的250MPa宽量程活塞式压力计活塞系统，活塞有效面积达到了设计值，经过权威机构检定测试，活塞杆直径与设计直径相差不到1μm， 活塞杆外径与活塞筒内径的直线度和圆度小于2μm，活塞杆与活塞筒的配合间隙小于2μm，最高准确度等级可达到0.005级(国家基准的要求)。

　　以0.05级新一代250MPa宽量程活塞式压力计为例，其重复性、稳定性、鉴别力等多项技术指标均优于新规程要求，如表3所示。

　　2.轻便、高效的加压系统

　　由于传统活塞式压力计普遍存在加压困难、保压不稳、漏油等问题，通常打压至160MPa时容易出现打压困难和卡滞现象，需要反复操作，打压至满量程十分费力、费时。针对以上问题， 我们对加压系统增加设计了增压装置(见图1)，使得加压系统只需达到100MPa，活塞系统的工作压力就可达到250MPa。这样不仅用油量少，大大减小了加压系统其他部件的压力负荷，同时，增压器不再来回地旋进或者旋出，只在固定位置转动，使得加压过程十分轻便，轻松打压即可达到300MPa，而且稳定时间短，压力达到检定点后只需(30～50)s即可稳定开展检定工作，大大缩短了工作时间，提高了工作效率。