12月1日，由中國計量（liàng）科學研究院（以下簡稱“中國計量院”）牽頭（tóu）承擔的“十二五”國家（jiā）重大儀器專項項目“高端動（dòng）力裝置扭矩和速度測量儀器設備的研發與應用”在（zài）中國計量院昌平院區通過（guò）了科技部組織的專家驗收。項目建立了包（bāo）括20 kN?m高準確度大扭矩標（biāo）準（zhǔn）裝置、雙天線雷達測速儀、加速度計動態特性校準裝置在內的（de）成套科學儀器，攻（gōng）克了空氣軸承製造、無（wú）擾動質量（liàng）參（cān）數測量等關鍵核（hé）心技術，大幅提高了我國高端動力（lì）裝置的關鍵參數測量能力，為我國軌道交通、高端船舶等核心動力部件的自（zì）主設計製造和產業化開發提供了全套解決（jué）方案，實現了以高新技術引領相關裝備製造業的轉型升級（jí）。

圖1 項目綜（zōng）合（hé）驗收會現場

       高端動力裝備是先進交通運輸設備、大型發（fā）電設備和精密加工機（jī）械（xiè）等重大成套技術裝備的（de）心髒，在裝備製造業中占有舉足輕重的地位（wèi）。為保障動力（lì）裝置的工作能力、效率（lǜ）、運轉（zhuǎn）壽命和安全（quán）性，必須對傳動軸等基礎部件的扭矩、轉速（sù）等關鍵（jiàn）參數（shù）進行準確測量。目前，我國高端動（dòng）力裝備在設計、製造對扭矩、轉速等關鍵參數的測量仍然依（yī）賴於進口高端儀器。這嚴重製約了我國高速列車轉向架、大型船舶推進係統、航空發動機、風力（lì）發（fā）電機組等高端裝備核心部件（jiàn）的完（wán）全自主設計和研發。為此，中國（guó）計量（liàng）院（yuàn）在“十二（èr）五”國家重（chóng）大儀（yí）器專項的支持下，針對高端動力裝備對轉矩、速度等關鍵（jiàn）參數（shù）的測量（liàng）需求，展開了對相關科學儀器的研發與應用研究。

       據項目負責人，中國計量院力學與聲學計量研究所所長張躍研究員介紹，以大型艦船為例，其推進係統的傳動主軸通常需要承受幾十千牛米的扭矩。艦船快（kuài）速機動時，瞬時扭矩甚至可高達十幾萬牛米。如果不能對扭矩、速（sù）度進行快速高準確度測量和控製，將（jiāng）損傷傳動主軸、降（jiàng）低裝備使用壽命，嚴重時可直（zhí）接導致（zhì）主軸（zhóu）失效。

       2012年，中國計量院在（zài）近四十年的扭矩計量經驗基礎上，經反複論證，提出了基（jī）於新（xīn）型結構（gòu）的20 kN?m高精度大扭矩標準裝置設計方案（àn）。

       “為減（jiǎn）小支撐（chēng）部件帶來的摩擦扭矩、提高測量準確度，我們（men）選擇采用（yòng）靜壓空氣軸承來替代傳統的（de）刀口支撐。但承載力高（gāo）達20 kN?m的空氣軸承，當時即使是德國也（yě）不具備加工能力。”張躍介紹說。

       為此，中國計量（liàng）院與合作單位專（zhuān）門就（jiù）靜壓空（kōng）氣軸承製造工藝展開了重點攻關。經近4年的努力，項目組克服了（le）材料處理、幾何量測量、精密（mì）加工和裝配（pèi）等難（nán）題，實現了（le）大尺寸、超高精度、超低摩（mó）擦扭矩空（kōng）氣軸（zhóu）承的自主研製，使我國空氣軸承製造技（jì）術水平全麵超越進口產品，不僅（jǐn）承載能（néng）力高、支撐狀態穩，而且更加（jiā）節能。

       除減小軸承支撐部分引入的不確定度分量外，該裝置還充（chōng）分考慮了（le）力臂、砝碼等分量引入的不確定度，研發（fā）出一係列具有自主知識產權的力臂係統、懸掛係統、砝碼加載係統和扭平機構等精密機（jī）械和（hé）測控係統（tǒng），並實現了扭矩測量過程的全自（zì）動（dòng）控製。為保障砝碼量值的準確可溯源，項目組還自主研發了一套高準確度（dù）大（dà）質（zhì）量參數測（cè）量（liàng）裝置（zhì），首次在國內實現了最高2000 kg的F1等級砝碼的準確稱量。

       截至項（xiàng）目驗收時，20 kN?m高精（jīng）度大（dà）扭矩標準裝置的測量範圍（wéi）達到了100 N?m~24 kN?m，不確定度（dù）優於0.002%（k=2），綜合技術指標國際領先。該裝置將我國扭矩基準裝置（zhì）的測量上限從5 kN?m擴大到24 kN?m，解決（jué）了高端（duān）動力裝備等對（duì）大扭矩量（liàng）值的溯源問題，打破了大扭矩（jǔ）測量儀器和空氣軸（zhóu）承等核心部件完全依賴進口的局麵，為我國相關裝備的自主設計研發提供了解（jiě）決方案和技術保障。

圖2 20kN?m高準確（què）度大扭矩標準裝置

       此外，項目還成功研製了速度測量範圍（20~350 km/h）的雙天線雷達測速（sù）儀和加速度計動態特性（xìng）校準（zhǔn）裝置，為我國高速鐵（tiě）路能力提升、國產汽車安全氣囊加（jiā）速度計自主研發和產品化提供（gòng）了重（chóng）要技術支撐（chēng）。

      目前（qián），項目建立的大質量參數測量裝置（zhì）已服務於（yú）國家863計劃項目燃料電（diàn）池-氫氣電池的能效分析，空氣軸承、扭（niǔ）矩標準裝置和安全氣囊加速度計（jì）校（xiào）準裝置等也已形成麵向工程化、產業化的（de）技術檔案，將持續驅動（dòng）引領我國相關製造業提質升級和創新發展。