一種管形測力計檢定裝置的研制

董延庭　姚文峰　杜成功

摘 要：管形測力計的檢定是力學(xué)計量重要的內(nèi)容之一，因其結(jié)構(gòu)和功能特點，檢定方法也相對簡單，因此，缺少專用的檢測設(shè)備。但是，對大量程管形測力計的檢定，因涉及大的標準載荷，實際操作往往會比較困難，既費時、費力又不安全。針對此問題，研制了一種由主體框架、手拉葫蘆和特制承載架等組成的裝置，基本滿足現(xiàn)有各種量程管形測力計的檢定需要。

關(guān)鍵詞：管形測力計；檢定；裝置

中圖分類號：TB93 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）20-0026-02

Abstract： The verification of tube-shaped dynamometer is one of the important contents of mechanical measurement. Due to its structure and function， the verification method is relatively simple； therefore， there is a lack of special testing equipment. However， as to the verification of large-range tube-shaped dynamometers， which involve large-scale standard load， the actual operation will be more difficult， time-consuming， laborious and unsafe. In order to solve this problem， we developed a device composed of main frame， hand-pull hoist and special load-carrying frame， which meets the needs of verification of tube-shaped dynamometers of various existing measuring ranges.

Keywords： tube-shaped dynamometer； verification； device

前言

管形測力計，是一種利用金屬的彈性制成并標有刻度、用以測量力值的儀器，因其外形為管狀，故被稱為管形（型）測力計。管形測力計可以測量拉力和重力，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、教學(xué)及電子機械加工制造等行業(yè)。在計量領(lǐng)域力學(xué)專業(yè)中，對管形測力計的計量檢定是一項重要內(nèi)容。按照《JJG455-2000工作測力儀檢定規(guī)程》要求，對測力計（儀）的檢定，可按其規(guī)格型號分別選用相應(yīng)量程的標準測力砝碼、標準測力儀等。正由于管形測力計結(jié)構(gòu)單一，檢定方法也頗為簡單，耗時較短，操作起來也十分容易，因此，很少有人關(guān)注它的檢定問題，也很少有成套、成型的檢定設(shè)備、儀器面世。然而，隨著管形測力計應(yīng)用廣泛帶來的計量任務(wù)加大，以及其種類、型號的不斷更新，使得在大量的對管形測力計開展計量檢定的實踐中，發(fā)現(xiàn)了其中存在不少的現(xiàn)實難題，急需具有針對性的管形測力計檢定裝置。

1 管形測力計常用檢定方法和存在的問題

管形測力計檢定一般采用兩種方法，一種是吊掛標準砝碼（M1級及以上等級），另一種是利用標準測力儀。其中，吊掛砝碼法最為常用，即用手提起或?qū)y力計掛在某個位置上，測力計下端連接增陀掛盤，將圓形開口砝碼疊加放置在增陀掛盤上即可。利用標準測力儀檢定，則是將力傳感器連接在測力計下端，用外力拉動力傳感器帶動管形測力計伸展開來，沿與測力計軸心同向拉動，一般采用與試驗機配合，將檢定點的刻度數(shù)與標準測力儀顯示器的數(shù)值相比較，來完成檢定任務(wù)。

目前，現(xiàn)有管形測力計的規(guī)格型號一般從10N至1000N甚至更大，此外，有些管形測力計的單位顯示為kg，也分1kg至100kg以上規(guī)格。在具體檢定操作中，對于200N（或20kg）及以下規(guī)格的管形測力計，利用增陀掛盤加砝碼的方法檢定比較合適。使用砝碼檢定，優(yōu)點是簡捷、快速。但是，當對量程較大的管形測力計檢定時，如對于200N（或20kg）以上量程的管形測力計，則涉及管形測力計頂端的懸掛牢靠性、增陀掛盤能否滿足承載大負荷的要求，以及人員搬動大型砝碼涉及的安全等問題，此時，利用標準測力儀則比較合適。但是，如果采用串聯(lián)力傳感器的方法檢定較大量程的管形測力計，需要非常大的拉力，是人力無法完成的，需要機械設(shè)備如試驗機的配合。一臺試驗機造價昂貴，單純用來檢管形測力計，檢定成本昂貴，是不合算的。

由以上分析可知，管形測力計的兩種檢定方法各有優(yōu)缺點，但二者不可兼得。這就造成了在實際工作中，一些大規(guī)格管形測力計因無法完成必檢點位的測試，一些計量人員也因此在開具證書時會編造部分數(shù)據(jù)，從而嚴重影響了計量應(yīng)有的準確性、權(quán)威性。因此，急需要一種造價低廉、操作簡單、省力而又穩(wěn)固的設(shè)備，來滿足各型號規(guī)格管形測力計的檢定需要。

2 管形測力計檢定裝置的基本結(jié)構(gòu)與組成

針對以上管形測力計檢定中存在的難題，以方便、實用為原則，現(xiàn)設(shè)計并研制了一種由主體框架、手拉葫蘆、大負荷承載架、增陀掛盤等構(gòu)建的檢定裝置，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、牢固，操作簡單、省力又安全。經(jīng)大量試驗，該裝置能夠輕松地完成各型號管形測力計的檢定工作。裝置整體示意圖如圖1所示。

2.1 主體框架

主體框架作用是提供穩(wěn)定牢固、操作舒適的檢測平臺，材質(zhì)均為不銹鋼管。其中，垂直豎立的共有四根圓柱，柱高為2米，頂部有三根鋼管以水平方向與立柱連接，左右兩側(cè)的立柱也各有兩根鋼管水平固定。正面圖中左右立柱之間距離為1.5米，每端的兩根立柱之間寬為0.5米。各鋼管尺寸的設(shè)置，以方便人員操作、并考慮人員舒適度的條件下確立。

2.2 手拉葫蘆

手拉葫蘆，是一種使用簡單、攜帶方便的手動起重機械，可以代替人力輕易地拉起和放下重物。本裝置共使用兩件手拉葫蘆，分別用于吊掛大小不同型號的管形測力計。兩件手拉葫蘆固定在主體框架上端、位于中間位置的那一根鋼管上，相隔0.5米左右。

2.3 大負荷承載架和增陀掛盤

增陀掛盤可以懸掛一定數(shù)量的開口砝碼，用于檢定一般規(guī)格的管形測力計。但是，對于大量程測力計，因需要相應(yīng)質(zhì)量較大的砝碼，這類砝碼并不是開口的類型，無法放置在增陀掛盤上，其重量也是增陀掛盤無法承受的，而市面上無專業(yè)的增陀掛盤代替物可用。為此，加工了大負荷承載架，其為鋼制、長方體結(jié)構(gòu)，類似貨架，共分四層，每層三面有圍欄以防止砝碼滑落，每層面承受60kg的載荷而不變形。大負荷承載架頂端中心位置焊有圓環(huán)，可以與管形測力計的掛鉤相連接。

2.4 砝碼

使用本裝置檢定管形測力計，核心部件是標準砝碼。圖1中的大砝碼，一般指不小于10kg（或100N）的M1級標準砝碼，開口砝碼一般指圓形1N、2N、5N、10N、20N等規(guī)格的M1級標準砝碼。

3 裝置的工作原理和使用方法

按照《JJG455-2000工作測力儀檢定規(guī)程》要求，本裝置采用的是吊掛標準砝碼進行檢定的辦法。具體地講，就是對于一件管形測力計，一般要檢量程20%、40%、60%、80%、100%共5個點的值，這就需要懸掛對應(yīng)于該點同等力值的砝碼。對于質(zhì)量較大、在增陀掛盤上無法放置和承載的標準砝碼，可將這類砝碼放于特制的大負荷承載架內(nèi)，利用手拉葫蘆連接管形測力計，管形測力計再連接承載架，利用手拉葫蘆將其吊起，待穩(wěn)定后，采用對比法，在減去已知大負荷承載架的重力值后，獲得對應(yīng)檢定點的實際力值。

使用本裝置時，首先應(yīng)根據(jù)被檢管形測力計的規(guī)格型號選擇使用增陀掛盤或大負荷承載架。對于200N及以下型號的管形測力計，先把管形測力計吊掛在手拉葫蘆下，并在下端勾起增陀掛盤，采用增陀掛盤放置圓形開口砝碼的方法進行檢定。對于200N以上型號的的管形測力計，首先逆時針拽動手拉鏈條，使得一端連接手拉葫蘆的測力計下降，將其底部掛鉤與放置在地上的大負荷承載架連接。按規(guī)程要求，把一定數(shù)量的100N、10kg或20kg等規(guī)格M1級砝碼放于大負荷承載架內(nèi)，然后順時針拽動手拉葫蘆的手動鏈條，使承載架脫離地面，待穩(wěn)定后，對砝碼總重力值與測力計刻度值的作比對（減去負荷承載架自重），對要檢定的若干個點依次重復(fù)以上操作，完成檢定任務(wù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，管形測力計檢定裝置的設(shè)計并不復(fù)雜，以簡單實用、省時省力和追求安全操作為目標，雖無過高的技術(shù)含量，但是，實用性強，有著實際的存在價值。而且，經(jīng)過大量的實際運用，該裝置完全符合工作測力儀檢定規(guī)程的要求，基本滿足了常規(guī)管形測力計檢定的需要，且具有操作方便、穩(wěn)定牢固、數(shù)據(jù)可靠、造價低廉等優(yōu)點。當然，此檢定裝置還存有不足，有待于進一步試驗和改進。盡管如此，它仍不失為力學(xué)計量標準儀器領(lǐng)域里一個有益的探索，也必將為廣大的計量科研工作者提供一定的參考，在科研、生產(chǎn)一線得到廣泛而實際的應(yīng)用，為企事業(yè)單位的發(fā)展提供可靠的技術(shù)保障。

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