關(guān)于力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的高精度以及近乎嚴(yán)苛的重復(fù)性問題,目前尚在攻關(guān)的朋友們對此眾說紛紜,而已經(jīng)批量投放的朋友對此又諱莫如深。小編在此整理了“試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)成及控制原理”和“力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)”等基礎(chǔ)資料,望請廣大深藏不漏的專家?guī)煾祩儏⒖加懻摚毫?biāo)準(zhǔn)機(jī)的高精度和重復(fù)值是如何實(shí)現(xiàn)的?技術(shù)上是否具備應(yīng)用普及?假若實(shí)現(xiàn)大范圍推廣應(yīng)用,是否意味著國產(chǎn)力學(xué)試驗(yàn)機(jī)迎來了趕超迭代?
試驗(yàn)機(jī)主要由硬件機(jī)體、信號采集裝置、驅(qū)動裝置以及控制裝置等部分組成。其工作原理是試驗(yàn)機(jī)控制器驅(qū)動伺服控制器,控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),經(jīng)精密減速器減速后,絲杠帶動橫梁上下移動,從而實(shí)現(xiàn)對試件的動作過程,完成試樣力學(xué)性能試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中,安裝上面夾具頂部的力值傳感器由于受到拉壓作用力,試驗(yàn)機(jī)傳感器彈性體上的由電阻應(yīng)變片所組成的測量電橋失去平衡,從而產(chǎn)生一個弱小的不平衡電壓輸出,該電壓經(jīng)過控制系統(tǒng)的力值調(diào)理電路調(diào)理后輸入控制器,經(jīng)過芯片處理后得到作用力值。試驗(yàn)過程中,由于電機(jī)驅(qū)動試驗(yàn)機(jī)橫梁上下移動,將會使安裝在伺服電機(jī)驅(qū)動器上的編碼器運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生脈沖,脈沖信號處理后送入控制器,經(jīng)過控制器處理后得到電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的位移值。采集到位移值,力值最終通過上位機(jī)通信模塊傳輸?shù)缴衔粰C(jī),由上位機(jī)軟件處理成位移、力值曲線,并作出試樣壽命曲線,以及產(chǎn)生結(jié)果后的打印輸出報表等。
一、主要分類
靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)
以砝碼的重力作為標(biāo)準(zhǔn)力值,通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械系統(tǒng),按預(yù)定順序自動、平穩(wěn)地將標(biāo)準(zhǔn)力值直接施加到被檢定或校準(zhǔn)的測力儀(或力傳感器)上的力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)。
杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)
以砝碼的重力作為標(biāo)準(zhǔn)力值,經(jīng)過按一定比例的杠桿機(jī)構(gòu)放大后,按預(yù)定順序自動、平穩(wěn)地將標(biāo)準(zhǔn)力值施加到被檢定或校準(zhǔn)的測力儀(或力傳感器)上的力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)。
液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)
以砝碼的重力作為標(biāo)準(zhǔn)力值,經(jīng)過按一定比例的兩組油缸活塞組成的液壓系統(tǒng)放大后,按預(yù)定順序自動、平穩(wěn)地將標(biāo)準(zhǔn)力值施加到被檢定或校準(zhǔn)的測力儀(或力傳感器)上的力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)。
疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)
用一個或一組(一般為三個)比被檢定或校準(zhǔn)的測力儀準(zhǔn)確度高的標(biāo)準(zhǔn)測力儀作為參考標(biāo)準(zhǔn),與被檢定或校準(zhǔn)的測力儀(或力傳感器)串聯(lián),并采用機(jī)械或液壓系統(tǒng)施加標(biāo)準(zhǔn)力值的力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)。
二、技術(shù)要求
1.環(huán)境與工作條件
在下列環(huán)境與工作條件下力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)應(yīng)能正常工作:
a)環(huán)境溫度為20℃±5℃,相對濕度不大于70%;
b)周圍無振動:
c)周圍無腐蝕性介質(zhì);
d)在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上安裝。
2.力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的放大比
杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的放大比誤差的最大允許值為±0.01%。
液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的放大比誤差的最大允許值為±0.03%。
3.力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的鑒別力閾
(1)杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī):
a)最大力不大于100kN,空載鑒別力閾不應(yīng)大于0.1N:
b)最大力大于100kN,空載鑒別力閾不應(yīng)大于0.2N;
c)最大力鑒別力閾不應(yīng)大于滿量程的0.003%。
(2)液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī),初始力和最大力的鑒別力閾不應(yīng)大于相應(yīng)力的0.02%。
4.力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的安全要求
(1)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的電氣設(shè)備應(yīng)具備保護(hù)人身安全、防止電擊的能力應(yīng)符合要求;電氣設(shè)備的保護(hù)接地電路的連續(xù)性絕緣電阻應(yīng)符合要求。
(2)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的限位安全裝置:
a)杠桿式、液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的砝碼托盤達(dá)到極限位置時,限位安全裝置應(yīng)立即動作,使其停止移動;
b)杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的主機(jī)絲杠達(dá)到極限位置時,限位安全裝置應(yīng)立即動作,使其停止移動;
c)液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的工作活塞達(dá)到極限位置時,限位安全裝置應(yīng)立即動作,使其停止移動。
(3)疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的力超過測量范圍最大容量的2%時,安全裝置應(yīng)立即動作,自動停機(jī)。
5.力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的噪聲
力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)工作時的噪聲不應(yīng)超過70dB(A計權(quán)網(wǎng)絡(luò))。
6.力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的其他要求
力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)在加卸力的過程中不得有沖擊和顫動。
力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的電氣控制應(yīng)靈活、可靠,數(shù)據(jù)測量和傳輸、計算、顯示與打印系統(tǒng)應(yīng)準(zhǔn)確無誤。
杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的杠桿平衡指針擺動應(yīng)靈活。鎖緊杠桿時平衡指針應(yīng)對零。力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)所施加的力全部卸除后,平衡指針應(yīng)恢復(fù)零位。
液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的工作缸塞系統(tǒng)、測力缸塞系統(tǒng)及其傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活,升降平穩(wěn),油泵和液壓系統(tǒng)應(yīng)工作正常。顯示力值(或與力值成比例)的參考壓力表的指示應(yīng)可靠。
疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)應(yīng)有定位裝置或標(biāo)記,以便于固定各種部件之間的位置。
三、檢驗(yàn)與校準(zhǔn)方法
1.檢驗(yàn)與校準(zhǔn)條件
力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)應(yīng)在規(guī)定的條件下進(jìn)行檢驗(yàn)與校準(zhǔn)。在檢驗(yàn)與校準(zhǔn)過程中,室溫波動不應(yīng)超過1℃。
2.檢驗(yàn)與校準(zhǔn)用器具
檢驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)儀器、量具和檢具如下:
a)符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測力儀;
b) M2等標(biāo)準(zhǔn)砝碼;
c)2級聲級計一臺;
d)分度值不低于0.05mm/m的水平儀一臺;
e)鉛錘一套;
f)保護(hù)接地電路連續(xù)性測試儀、絕緣電阻測試儀;
g)用于檢驗(yàn)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼的天平及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)砝碼一套;
h)符合規(guī)定的同軸度檢驗(yàn)棒一根。
3.力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)水平度和同軸度的檢測
當(dāng)以主機(jī)機(jī)座水平面為基準(zhǔn)面時,用水平儀在機(jī)座的水平面上兩個相互垂直的方向測量機(jī)座的水平度;當(dāng)以主機(jī)立柱圓柱面為基準(zhǔn)面時,用水平儀在每根立柱的基準(zhǔn)部位上兩個相互垂直的方向測量機(jī)座的水平度。
用水平儀在壓力試臺平面的中央縱橫兩個方向測量壓力試臺的水平度。對于杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)
應(yīng)在平行和垂直干杠桿軸線的兩個方向測量:對干液樂式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī),測量時工作活寒應(yīng)升到工作位置。
將檢驗(yàn)棒裝入力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的主機(jī)上、下夾頭中,施加力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)最大力5%的力,用水平儀在兩個相互垂直的方向上測量檢驗(yàn)棒的垂直度。松開檢驗(yàn)棒,將其旋轉(zhuǎn)90°,依照上述方法重復(fù)測量一次。
杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)鎖緊杠桿,用水平儀在平行和垂直干杠桿軸線的兩個方向測量杠桿的水平度。
當(dāng)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)(疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)除外)的砝碼托盤處于上下兩個極限位置時,用水平儀在砝碼托盤上兩個相互垂直的方向測量砝碼托盤的水平度。
當(dāng)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)(疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)除外)的砝碼托盤外于上下兩個極限位置時,用鉛錘測量吊掛與托盤的同軸度。
4.力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)鑒別力閾的檢測
(1)杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī):
a)將杠桿調(diào)至平衡,在短臂端施加小砝碼,當(dāng)平衡指針有明顯位移時,所加砝碼產(chǎn)生的重力即為力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)空載鑒別力閾;
b)將標(biāo)準(zhǔn)測力儀安裝在力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上,施加力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的最大力。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)測力儀輸出穩(wěn)定時,在杠桿短臂端緩慢地施加小碼,直至標(biāo)準(zhǔn)測力儀輸出產(chǎn)生變化為止。所加砝碼產(chǎn)生的重力即為力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)最大力鑒別力閾。
(2)液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī):
a)將標(biāo)準(zhǔn)測儀安裝在力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上,施加力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的初始力。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)測力儀輸出穩(wěn)定時,在吊掛
上緩慢地施加小砝碼,直至標(biāo)準(zhǔn)測力儀輸出產(chǎn)生變化為止,所加砝碼產(chǎn)生的重力即為力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)初始力鑒別力閾;
b)將標(biāo)準(zhǔn)測力儀安裝在力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上,施加力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的最大力。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)測力儀輸出穩(wěn)定時,在吊掛上緩慢地施加小砝碼.直至標(biāo)準(zhǔn)測力儀輸出產(chǎn)生變化為止,所加砝碼產(chǎn)生的重力即為力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)最大力鑒別力閾。
對于有兩組測力缸塞系統(tǒng)的液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī),應(yīng)分別檢測其初始力鑒別力閾和最大力鑒別力閾。
疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī),將標(biāo)準(zhǔn)測力儀安裝在力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上,施加力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的初始力。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)測力儀輸出穩(wěn)定時,緩慢施加微量九,直至力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的輸出至少應(yīng)產(chǎn)生一個數(shù)字增量的變化為止,同時讀取標(biāo)準(zhǔn)測力儀的示值增量,該增量對應(yīng)的九即為力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)初始力鑒別力閾。
四、檢驗(yàn)規(guī)則
1.出廠檢驗(yàn)
出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)為本標(biāo)準(zhǔn)的全部項(xiàng)目,并按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行出廠檢驗(yàn)。對于出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)逐項(xiàng)檢查,檢驗(yàn)合格后方準(zhǔn)許出廠。
2.型式檢驗(yàn)
有下列情況之一時,應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn):
a)新產(chǎn)品試制或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)的定型鑒定;
b)產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)、工藝或使用的材料及配套元器件有重大變更以致影響產(chǎn)品性能時;
c)產(chǎn)品長期停產(chǎn)后恢復(fù)生產(chǎn)時;
d)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)提出進(jìn)行型式檢驗(yàn)的要求時。
2.判定規(guī)則
對于出廠檢驗(yàn),每臺全部檢驗(yàn)項(xiàng)目合格率達(dá)到100%方為合格。
對于型式檢驗(yàn),若檢驗(yàn)后有1臺不合格,即判定該批產(chǎn)品為不合格批。
