論影響機(jī)械天平靈敏度的因素及其調(diào)修

摘 要：在機(jī)械天平的實(shí)際操作過程中，天平的靈敏度對測量結(jié)果有著一定的影響。天平的空載和全載靈敏度在實(shí)際使用中出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象時，就必須對天平的靈敏度進(jìn)行調(diào)修。本文主要分析了影響天平靈敏度的三大因素，并對天平靈敏度出現(xiàn)過高、過底、吃線、離線等問題時應(yīng)該如何調(diào)修進(jìn)行了詳細(xì)闡述。通過調(diào)修使得天平的靈敏度符合規(guī)定要求，以確保該天平的測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

關(guān)鍵詞：天平，三大因素，靈敏度，調(diào)修

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.20.034

0 引 言

天平是一種精密的測量儀器，廣泛運(yùn)用于科研和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。滿足正常使用條件的機(jī)械天平，其靈敏性、穩(wěn)定性、正確性和示值不變性必須符合國家計(jì)量檢定規(guī)程的要求。其中，靈敏度是衡量天平精度等級的重要指標(biāo)。天平靈敏度是指在秤盤上增加載量，觀看指針偏移的速度和方向，以及從平衡位置偏轉(zhuǎn)的格數(shù)。一方面，偏轉(zhuǎn)的格數(shù)越多，天平靈敏性能就越高；偏轉(zhuǎn)的格數(shù)越少，天平靈敏度就越低，這樣的天平其精度等級就不符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，靈敏度太高，天平達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時間較長，同樣不利于稱量。

1 影響靈敏度的三大因素

1.1 橫梁體重心的布局

橫梁是天平的“心臟”部分，天平性能的好壞，主要取決于橫梁質(zhì)量的優(yōu)劣。橫梁體就是天平橫梁與天平指針按照機(jī)械天平橫梁安裝要求組裝在一起的部件，橫梁體組裝好壞及零部件質(zhì)量的優(yōu)劣對天平的靈敏性和穩(wěn)定性有著直接影響。一般精密天平的橫梁與指針的重量具有一定的比例關(guān)系，如果要求指針和橫梁都“重”就不能保證靈敏性和穩(wěn)定性。在實(shí)際操作過程中，當(dāng)天平的靈敏性不滿足要求時，我們可以優(yōu)先考慮減輕指針上的重量，在指針無法減“輕”的情況下，可以在橫梁上適當(dāng)配“重”。相反，當(dāng)天平的穩(wěn)定性失調(diào)時，我們可以考慮減“輕”橫梁上的重量。在橫梁無法減“輕”的情況下，適當(dāng)在指針上適當(dāng)增“重”，從而使得穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。

1.2 瑪瑙刀口的質(zhì)量

橫梁是天平的“心臟”，那刀口就是橫梁的“心臟”。刀口的質(zhì)量不好，天平的精度就無法保證。目前主流的方法是采用瑪瑙材料做刀口，其特點(diǎn)是硬度高、耐磨。同時瑪瑙刀口的鋒利光滑程度也與天平的計(jì)量性能息息相關(guān)。當(dāng)天平經(jīng)過長期使用出現(xiàn)刀口嚴(yán)重磨損、裂紋、鋸齒、毛刺等現(xiàn)象時，天平的四大計(jì)量性能同樣無法得到保證。因此我們在使用天平開關(guān)旋鈕時應(yīng)從緩從穩(wěn)，避免天平劇烈晃動，減少外界因素導(dǎo)致的震動影響。只有按照正確流程操作才能有效保護(hù)瑪瑙刀口，從而延長天平的使用壽命。

1.3 三把刀口的位置

把合乎要求的形狀為等腰三角形的三把瑪瑙刀由刀盒組裝在橫梁的正確部位。安在橫梁中間的是支點(diǎn)刀，支點(diǎn)刀的刀刃向下。另外兩把刀是承重刀，刀刃向上，這兩把刀安裝在與橫梁支點(diǎn)刀等距離的左右兩邊，左邊的叫左邊刀，右邊的叫右邊刀。這三個刀刃必須平行且在同一個水平面內(nèi)，如圖1所示。

2 天平靈敏度的調(diào)修

天平的靈敏度不符合規(guī)定時，一般分為兩種情況：一種情況是靈敏度偏高，另外一種情況是靈敏度偏低。天平的空載和全載靈敏度不一致時，即產(chǎn)生所謂的吃線和離線，如圖2、圖3所示。

2.1 天平的靈敏度不符合時的調(diào)修

2.1.1 天平靈敏度過高的調(diào)修

天平在頻繁的使用或調(diào)修后，其靈敏度會發(fā)生改變。比如在調(diào)修后，天平橫梁的重心偏高，超過原來設(shè)計(jì)要求，造成天平的靈敏度達(dá)不到原來的出廠標(biāo)準(zhǔn)。靈敏度過高會損失一部分的穩(wěn)定性，造成擺幅不正常，來回漂浮，難以讀數(shù)的情況。以TG328A為例進(jìn)行調(diào)修時，首先用左手握緊天平橫梁，再用右手慢慢自右向左旋轉(zhuǎn)天平橫梁上的重心坨，通過降低天平橫梁的重心坨，使得天平的靈敏度達(dá)到國家規(guī)定要求。

2.1.2 天平靈敏度過低的調(diào)修

天平靈敏度過低則會影響稱量數(shù)據(jù)的精確性，主要原因是因?yàn)樘炱綑M梁重心過低或天平存在嚴(yán)重離線所致。以TG328A為例，調(diào)修時，用左手握緊天平橫梁，另一只手逆時針方向慢慢旋轉(zhuǎn)天平橫梁上的重心鉈，把靈敏度調(diào)整到符合國家規(guī)定要求。

針對調(diào)修天平的靈敏度出現(xiàn)過高或者過低的現(xiàn)象，調(diào)修過程中要保證天平的空載和全載的靈敏度都一致。特別要注意的是，重心坨的調(diào)整要按技術(shù)規(guī)范要求的上升下降范圍內(nèi)去調(diào)修，重心坨旋轉(zhuǎn)一周，可以改變約8個分度。如果大于重心坨的調(diào)整范圍，必須更換適合的重心鉈。如果調(diào)整重心坨也不能解決問題，那只有靠配重來解決“失重”問題了，首先考慮先減輕指針的重量，在指針沒有辦法減輕的前提下，可以適當(dāng)加重橫梁的重量，以促進(jìn)靈敏度提高到達(dá)國家規(guī)定要求。

2.2 天平的空載和全載靈敏度不一致時的調(diào)修

天平的空載靈敏度和全載靈敏度在正常的情況下是一致的，也就是說天平橫梁上的三把刀的刀刃必須是在一條直線上，平線時靈敏度與載荷無關(guān)，這是一臺工作狀況良好的天平必須具備的條件。但是，由于多種因素，天平的空載與全載靈敏度往往是不一致的，一般表現(xiàn)為橫梁的刀口位置發(fā)生了改變，即產(chǎn)生了所謂的吃線或離線問題。所謂吃線就是橫梁中刀刃點(diǎn)的位置低于兩個邊刀刃點(diǎn)的連線。所謂離線就是橫梁中刀刃點(diǎn)的位置高于兩個邊刀刀刃點(diǎn)的連線。天平出現(xiàn)吃線或者離線狀態(tài)時，都會直接影響到天平靈敏度，從而使秤量結(jié)果的準(zhǔn)確性得不到保證，必須對天平靈敏度進(jìn)行調(diào)修使其達(dá)到國家規(guī)定要求。

為了方便說明，如圖4所示，刀盒上下位置的變動就是靠刀盒下面的2個升絲和1個降絲來調(diào)整的。因?yàn)榈逗猩系牡蹲邮枪潭ǖ模哉{(diào)整刀盒就是調(diào)整了刀子的上下位置。A和C螺絲的作用是一樣的，是升刀螺絲，B螺絲是降刀螺絲。

2.2.1 吃線的調(diào)修方法

中刀吃線的特點(diǎn)是：靈敏度隨著載荷的增加而增加，即全載靈敏度大于空載時的靈敏度。如前所訴，就是三刀刃不在一條直線上，也就是人們常說的非平線。解決吃線的方法是，吃線就是如圖2所示的情況，即中刀刃吃進(jìn)兩邊刀刃連線。解決時，首先考慮要降刀線。如圖4所示，具體操作是用小扳手輕輕的按順時針方向松動A和C升刀螺絲，再用相同的力按逆時針方向緊B降刀螺絲。然后裝上天平橫梁和懸掛系統(tǒng)，再測天平的空、全載靈敏度，直到三刀刃在一條直線為止。

2.2.2 離線的調(diào)修方法

中刀離線的特點(diǎn)是：靈敏度隨著載荷的增加而降低。即全載的靈敏度小于空載時的靈敏度。解決離線的方法是：離線就是圖3所示的情況，即中刀刃在兩邊刀刃連線的上面。解決時，首先考慮要升刀線。如圖4所示，具體操作是用小扳手輕輕的按順時針方向松動B降刀螺絲，再用相同的力按逆時針方向緊A和C升刀螺絲。邊調(diào)邊進(jìn)行測試，直到三刀刃在一條直線為止。

在調(diào)修吃線和離線存在的問題時，輕易不要動中刀，只有在中刀損壞或者更換中刀時才可調(diào)修?？梢圆凰砷_刀盒上的對頂螺絲，先對兩個邊刀進(jìn)行調(diào)修。如果天平吃線比較大時，先把刀盒上的對頂螺絲輕輕松開，然后再調(diào)整刀盒上的升降刀螺絲，直到達(dá)到規(guī)定要求后再將刀盒對頂螺絲緊固好。

2.3 調(diào)修靈敏度時應(yīng)該特別注意的幾個問題

（1）在天平的空載與全載靈敏度一致的情況下，通過微調(diào)來提高或降低重心坨的位置時要考慮到天平的穩(wěn)定性。

（2）當(dāng)天平的空載與全載的靈敏度出現(xiàn)不一致時，首先要認(rèn)真仔細(xì)正確判斷出天平刀線的情況，其次要了解天平刀盒結(jié)構(gòu)，然后再對刀盒進(jìn)行細(xì)致入微的調(diào)節(jié)，否則就達(dá)不到調(diào)修的目的。

（3）調(diào)修天平時要細(xì)致入微，握橫梁的手要掌握輕重合適，一般是左手握住橫梁，右手進(jìn)行調(diào)節(jié)，緊螺絲的量與松螺絲的量要基本相等，防止臂差出現(xiàn)。調(diào)修時不能損壞天平刀子，仔細(xì)觀察，不急不躁，耐心反復(fù)調(diào)試才能達(dá)到目的。

3 結(jié) 語

本文通過分析影響機(jī)械天平靈敏度的因素，以及在使用天平時靈敏度出現(xiàn)問題時的調(diào)修，得出無論是什么因素、問題，只要通曉機(jī)械天平的結(jié)構(gòu)原理，就能對機(jī)械天平進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]國家市場監(jiān)督管理總局.機(jī)械天平檢定規(guī)程： JJG 98-2019[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2019.

[2]鄭樹鵬.精密天平修理（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[3]趙亞軍.天平·砝碼·秤檢定與維修[M].北京：中國計(jì)量出版社，2000.

[4]闞小妹.機(jī)械天平原理與調(diào)修[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[5]李占宏，柳建明.機(jī)械天平[M].北京：中國質(zhì)檢出版社，2008.

[6]徐峰.機(jī)械天平空載、全載靈敏度與不等臂誤差的綜合調(diào)修[J].衡器，2012，41（1）：33-35.

[7]劉雅冬.天平的空全載靈敏度不一致的調(diào)修[J].科技風(fēng)，2012（13）：115.

作者簡介

林芳，本科，工程師，主要從事計(jì)量檢測工作。

（責(zé)任編輯：高鵬）