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(duì)此眾說紛紜,而已經(jīng)批量投放的朋友對(duì)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(qǐng)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(hào)采集裝置、驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)橫梁上下移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的動(dòng)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(cè)量電橋失去平衡,從而產(chǎn)生一個(gè)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(dòng)試驗(yàn)機(jī)橫梁上下移動(dòng),將會(huì)使安裝在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上的編碼器運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生脈沖,脈沖信號(hào)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(bào)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(dòng)、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(cè)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(dòng)、平穩(wěn)地將標(biāo)準(zhǔn)力值施加到被檢定或校準(zhǔn)的測(cè)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(dòng)、平穩(wěn)地將標(biāo)準(zhǔn)力值施加到被檢定或校準(zhǔn)的測(cè)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(gè)或一組(一般為三個(gè))比被檢定或校準(zhǔn)的測(cè)力儀準(zhǔn)確度高的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀作為參考標(biāo)準(zhǔn),與被檢定或校準(zhǔn)的測(cè)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(duì)濕度不大于70%;
b)周圍無振動(dòng):
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(shí),限位安全裝置應(yīng)立即動(dòng)作,使其停止移動(dòng);
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(shí),限位安全裝置應(yīng)立即動(dòng)作,使其停止移動(dòng);
c)液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的工作活塞達(dá)到極限位置時(shí),限位安全裝置應(yīng)立即動(dòng)作,使其停止移動(dòng)。
(3)疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的力超過測(cè)量范圍最大容量的2%時(shí),安全裝置應(yīng)立即動(dòng)作,自動(dòng)停機(jī)。
5.力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的噪聲
力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)工作時(shí)的噪聲不應(yīng)超過70dB(A計(jì)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(dòng)。
力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的電氣控制應(yīng)靈活、可靠,數(shù)據(jù)測(cè)量和傳輸、計(jì)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(dòng)應(yīng)靈活。鎖緊杠桿時(shí)平衡指針應(yīng)對(duì)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(cè)力缸塞系統(tǒng)及其傳動(dòng)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?jí)毫Ρ淼闹甘緫?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(dòng)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(cè)力儀;
b) M2等標(biāo)準(zhǔn)砝碼;
c)2級(jí)聲級(jí)計(jì)一臺(tái);
d)分度值不低于0.05mm/m的水平儀一臺(tái);
e)鉛錘一套;
f)保護(hù)接地電路連續(xù)性測(cè)試儀、絕緣電阻測(cè)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(cè)
當(dāng)以主機(jī)機(jī)座水平面為基準(zhǔn)面時(shí),用水平儀在機(jī)座的水平面上兩個(gè)相互垂直的方向測(cè)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(shí),用水平儀在每根立柱的基準(zhǔn)部位上兩個(gè)相互垂直的方向測(cè)量機(jī)座的水平度。
用水平儀在壓力試臺(tái)平面的中央縱橫兩個(gè)方向測(cè)量壓力試臺(tái)的水平度。對(duì)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(gè)方向測(cè)量:對(duì)干液樂式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī),測(cè)量時(shí)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(gè)相互垂直的方向上測(cè)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(cè)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(gè)方向測(cè)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(gè)極限位置時(shí),用水平儀在砝碼托盤上兩個(gè)相互垂直的方向測(cè)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(gè)極限位置時(shí),用鉛錘測(cè)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(cè)
(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(shí),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(cè)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(cè)力儀輸出穩(wěn)定時(shí),在杠桿短臂端緩慢地施加小碼,直至標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(cè)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(cè)力儀輸出穩(wěn)定時(shí),在吊掛
上緩慢地施加小砝碼,直至標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(cè)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(cè)力儀輸出穩(wěn)定時(shí),在吊掛上緩慢地施加小砝碼.直至標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(duì)于有兩組測(cè)力缸塞系統(tǒng)的液壓式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī),應(yīng)分別檢測(cè)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(cè)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(cè)力儀輸出穩(wěn)定時(shí),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(gè)數(shù)字增量的變化為止,同時(shí)讀取標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的示值增量,該增量對(duì)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(duì)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(shí),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(shí);
c)產(chǎn)品長期停產(chǎn)后恢復(fù)生產(chǎn)時(shí);
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(shí)。
2.判定規(guī)則
對(duì)于出廠檢驗(yàn),每臺(tái)全部檢驗(yàn)項(xiàng)目合格率達(dá)到100%方為合格。
對(duì)于型式檢驗(yàn),若檢驗(yàn)后有1臺(tái)不合格,即判定該批產(chǎn)品為不合格批。