杠杆式力标准机与称重传感器试验问题研究

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

I - - 。 。 。 。 ··· · 。。 ··。 JIj jI iIlf，1 l”l - l◆Test 。 。

警 端 。 ∥ Examination Test.： ： ： ： ： ： ： ： ： · ··定且准确的情况下，忽略机构支点的摩擦力矩，则可以获得很高的力值准确度。资料l 5l显示，采用了弹性铰支的杠杆式力标准机的力值准确度等级可达 0.01级。目前根据作者的实验，作者研制的采用刀口支承杠杆式力标准机也可达 0.01级。在我国，力标准机的计量检定规程I2J里标示的杠杆式力标准机的精度等级最高为0.03级。除了作者的实验结果以外，国内几个生产企业也声称可以达到0.02级的指标∩见杠杆式力标准机实现较高的力值准确度等级是不存在技术难题的。这个精度等级，对于最常见的c级称重传感器的检测试验，符合力值传递规贝lj，满足使用要求。

杠杆式力标准机的力值是通过杠杆将重力砝码的重力放大得到的，与具有最高精度等级的静重式力标准机相比，力值误差因素仅仅多了杠杆放大系统。除非杠杆系统被破坏，因此具有很好的力值准确度的可信性和保持性。就像没人怀疑传统杆秤的可靠性-样，其可靠性也是毋庸置疑的。

(三)杠杆式力标准机的初始平衡显然，杠杆机工作之前，必须确保杠杆的初始平衡状态，即零点平衡。传统的零点平衡方法是，设被检测测力仪的质量为 m ，则需在右侧配重块芭盘上施加质量块m ，m：应符合下述关系：惦 (2)由于被检测的传感器质量ITI 千差万别，不但需要若干不同的配重块，还需要反复调配，因此要配好1'"I 往往十分困难，花费时间长，对于传感器生产商来说是无法忍受的。

(四)杠杆式力标准机的加载杠杆式力标准机的加载是指施加砝码 ，砝码的组合与施加有很多种结构形式和方法，但基本上都是顺序施加，即根据砝码组合需要，每施加- 级载荷，依次将砝码放置到砝码托盘上，通过吊挂杆和反向架将载荷施加到杠杆横梁的-端。

再经过杠杆放大后，载荷即施加到被检传感器上，砝码加卸装置工作原理图如图2所示。这种串行加卸砝码的方式，由于无法实现任意砝码组合后以同样的时间加卸，因此做不到任意级载荷施加时间的-致。还由于采用丝杠副驱动砝码升降，使得砝码加卸的速度难以提高，因而造成机器工作时砝码加卸所需时间过长，效率太低。通出 ·- . - ..--： ：-o-.： ： ·.：：工：：Examination Test0 女§# #杠电机与机构电机与机构图2 砝码加卸装置工作原理图仅砝码加卸的时间就已经超出检定规程对加载时间的要求-倍以上了。

(五)杠杆式力标准机的杠杆横梁调平杠杆式力标准机加载工作时，在当上述砝码加卸动作完成后，由于系统的弹性变形，使得杠杆横梁必然会失去初始平衡状态，因此需要对其调平，即恢复初始平衡状态。这-过程通常由主机上的动横梁移动来实现∝制动横梁移动和检测平衡状态的方法今天已经实现自动化m，包括已经和正在以及将要进行技术改造的机器。但是无论如何它都需要花费时间。

结论：传统结构形式的杠杆式力标准机，其力值准确度等级可以满足称重传感器性能试验的需要，且有很好的可信度与保持性。但是，由于杠杆式力标准机的砝码加卸方法、零点调平过程、杠杆横梁调平的原因，致使机器的工作效率极其低下，根本无法满足检定规程l对传感器检测的要求。还由于机器需要砝码及其加卸装置、杠杆臂比与砝码质量准确与调整等原因，致使机器结构复杂，机器的造价难以降低。

三、新型杠杆式力标准机的原理与性能分析 0霞≥毫鬻 攀 ll Examination Test ： ： .： ： ： ： 托凸机图4 独立加砝码方式的结构原理图方式等的需求。

独立加码方式的结构原理图如图 4所示。由电动机驱动凸轮机构转动，带动托架做升降运动，托架上放置砝码。从而当托架升降时，砝码随之升降，实现砝码往吊挂上的加卸动作。

这种电动独立加码方式对于新设计的机器俨然是最适宜的技术办法 ，对于现有定比杠杆式力标准机，可以实施技术改造 ，运用新技术达到提高工作效率的效果。-个经过实验验证的有效和简便方法是，将图2中的砝码驱动电机改换成伺服电动机，将传动机构的减速机更换成效率较高的传动机构。通过改变伺服电机的转速提高砝码的升降速度，达到快速加卸的目的；利用伺服电动机的转角检测编码器检测和记忆丝杠的升降位置，实现控制每-块欲施加砝码位置的目标。

(四)定比杠杆式力标准机的零点 自然平衡实现利用第-类杠杆原理对试件施加载荷的杠杆式加载机的零点平衡装置，其结构组成与传动原理图如图5所示。电动机轴经联轴器与丝杆联接，丝杆可带动配重块沿导向杆作直线运动。由位移传感器测量配重块的位置和移动距离 s。装置中除去⑦，在配重块处于初始零位置时，装置的质心过 0线。若配重块的质量设为m ，它对0线的力矩为：Ml-m3g·S (5)假设作用于0线左侧有-与 .反向的已知力矩 ，则通过改变 S的大猩以达到使 M2M ，准机而言移动砝码的位置是重复的，机器的状态是稳定的；对于定比杠杆式力标准机而言，机器的状态也是稳定的。

实验以称重传感器为对象，根据传感器的检定规程，按等间隔逐级施加载荷，不关心载荷的绝对准确，只关心传感器输出的重复性。在实验中，传感器输出显示仪表选用2000标准负荷测量仪。

实验中，实验的加载和稳定时间可以在 30s以内完成，无需零点调平过程。由表格数据和结果可知，重复性指标均可优于0.01%。实际设备的制造成本核算表明机器的造价明显低于传统机器。

实验结果和实际使用表明，本文所述的杠杆式力标准机及其新技术是可行、有效和实用的。

技术性能完全可以满足 c级传感器的实验需要，表 1 变臂比双杠杆式力标准机实验数据记录与结果 (传感器：MCL-s2称重传感器，灵敏度2.8mV，精度等级0.02级)测力机型号：LMCR-50 环境温度：20℃ 检测日期：2010-9-3传感器型号 MCL-S2 编号 量程 5 桥压零点输 出 绝缘检查 输入点 输 出电压点数 加载值 第-次 第二次 第三次 平均值 理论值 重复性 75% 重复性%正程 0 0 O 0 0 01 0kg 0 回程 0·00002 O.O0001 O.0O003 0.00o02 0.0o26 0.O007正程 0.55948 0.55952 0.55953 0.5595l 0.o066 0.00172 1000kg 0，55844 回程 0.56160 0.56157 0.56155 0.56 57 0.0o66 0.0017正程 1.11796 1.11794 lll800 1.11797 0.008l 0.00213 2000kg 1.11675回程 1.12187 1.12187 1.12186 .12l87 0.0013 0.00o4正程 1.67615 1.67616 l67618 1.67616 0.0039 0.0ol24 3000kg 1.675；24 回程 1.68086 1.68087 1.68086 1.68086 0.00l3 0.O004正程 2.23430 2.23427 2.23431 2.23429 0.0052 O.00145 4000kg 2.23361回程 2.23745 2.23745 2.23748 2.23746 O.o039 0.0012正程 2.7920l 2.79205 2.79204 2.79203 O.O052 O.00146 5000kg 2.79203回程 0.004l 0.0Ol1重复性 75% 0.OO41 重复性% 0.001l 灵敏度 2.79203mV/V表2 变臂比杠杆式力标准机实验数据记录与结果 (传感器：z4-100kN/C78083/HBM称重传感器，灵敏度 1.0mV，精度等级0.02级)Examination Test --------o.-. ： ： ：