液壓擺錘試驗(yàn)機(jī)常見誤差產(chǎn)生原因與調(diào)整

內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市計(jì)量所  虎文彬

    液壓擺錘試驗(yàn)機(jī)廣泛應(yīng)用于科研與生產(chǎn)中。本文著重談?wù)勔簤簲[錘試驗(yàn)機(jī)常見誤差產(chǎn)生原因及排除方法。
    

一、試驗(yàn)機(jī)安裝不水平造成的誤差及調(diào)整

    1.主體部分安裝不水平對(duì)示值的影響。
    試驗(yàn)機(jī)主體部分安裝不水平使上下鉗口或上下承壓板不同心，增加工作油缸與活塞間的磨擦力以及增加工作臺(tái)滾輪與立柱間的磨擦力，它所造成的示值誤差為正差，其絕對(duì)誤差隨載荷的增加而增大。
    2.測(cè)力部分安裝不水平對(duì)示值的影響。
    測(cè)力部分前后不水平使擺軸軸承磨擦力增大，造成誤差為負(fù)值。各級(jí)度盤的相對(duì)誤差隨載荷增加而減小。
    測(cè)力部分左右不水平相當(dāng)于β角改變?cè)斐傻挠绊懀?dāng)測(cè)力部分向拉桿一邊傾斜，誤差為正值，反之為負(fù)值，對(duì)同一度盤各測(cè)量點(diǎn)的影響都是一致的。
    3.調(diào)整方法。
    對(duì)于主體部分用0.1/1000的框式水平儀在工作油缸外圓的相互垂直的兩個(gè)方向找。對(duì)于測(cè)力部分在擺桿正面調(diào)整機(jī)器前后水平。將擺桿邊緣與內(nèi)側(cè)刻線對(duì)齊固定，用水平儀靠在擺桿側(cè)面調(diào)整機(jī)體左右水平，如刻線變化或沒有水平儀時(shí)，可用對(duì)窩法調(diào)整。此種方法簡(jiǎn)便易行。方法是對(duì)好零點(diǎn)，將擺桿揚(yáng)起，指針指到1/4度盤處，使拉桿垂直向下不左右晃動(dòng)時(shí)，放下測(cè)力活塞。如這時(shí)活塞正好對(duì)準(zhǔn)測(cè)力拉桿下邊的錐形窩時(shí)，說明機(jī)體已找正。如不對(duì)窩調(diào)整機(jī)體下面的墊鐵，直到對(duì)準(zhǔn)窩時(shí)為止。
    

二、 試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)生磨擦的原因及調(diào)整

    1.試驗(yàn)機(jī)主體部分產(chǎn)生的磨擦。
    試驗(yàn)機(jī)主體部分產(chǎn)生磨擦造成誤差為正值。這種磨擦主要有以下4種原因，前兩種原因好發(fā)現(xiàn)，后兩種原因容易忽視，需在檢定中多留心察看。
    (1)主體安裝不水平或有些工作人員圖省事，把工作臺(tái)上的抗彎附件推向工作臺(tái)一側(cè)，使工作臺(tái)不垂直，導(dǎo)致導(dǎo)軌輪與立柱磨擦，工作活塞與油缸壁磨擦。這種情況在空載時(shí)升起活塞，表盤指針有輕微帶針現(xiàn)象。排除方法為重新調(diào)整主體部分水平。
    (2)工作油缸銹蝕或用油不干凈使臟物進(jìn)入油缸內(nèi)，使工作油缸產(chǎn)生磨擦。這種磨擦好判斷，當(dāng)試驗(yàn)機(jī)空載時(shí)，升起活塞，表盤指針會(huì)有明顯向前移動(dòng)現(xiàn)象。這時(shí)打開試驗(yàn)機(jī)工作油缸上的防塵罩，可觀察到工作活塞上有銹跡或臟物。排除方法:如有臟物或輕微銹斑，只需把臟油徹底放掉，把10升煤油加入油箱，反復(fù)升降活塞徹底清洗油路系統(tǒng)。配合活塞外表面清洗，洗后放凈煤油，更換新機(jī)油后，故障即可排除。如果活塞銹蝕嚴(yán)重，就只有拆出工作活塞，用金相砂紙把活塞與油缸內(nèi)表面銹跡劃痕徹底打磨干凈，必要時(shí)用研磨膏把活塞與缸壁重新研磨后，再裝好，清洗油路，更換新油后即可。
    (3)使用頻繁的液壓試驗(yàn)機(jī)，由于震動(dòng)或運(yùn)輸?shù)仍蛟斐稍囼?yàn)機(jī)小橫梁、工作臺(tái)兩側(cè)立柱上的上、下鎖緊螺母單側(cè)或雙側(cè)松動(dòng)，有時(shí)會(huì)退出好幾扣，使工作油缸產(chǎn)生磨擦，檢定時(shí)施加在測(cè)力計(jì)上的力不垂直，產(chǎn)生側(cè)向分力，導(dǎo)致絕對(duì)誤差隨載荷增大而增大。排除方法:用專用扳手重新擰緊螺母，至工作臺(tái)與立柱間沒有縫隙時(shí)為止。
    (4)對(duì)于上壓板安裝球座的壓力試驗(yàn)機(jī)因檢定時(shí)無法將此球座取下。檢定時(shí)雖把測(cè)力計(jì)安裝在軸線上，但因有些機(jī)器固定球座的螺絲或彈簧已經(jīng)疲勞變形，使有球座的上壓板與下壓板不平行。這時(shí)測(cè)力計(jì)雖已對(duì)中，但加壓后測(cè)力計(jì)上球座還是傾斜，使加在測(cè)力計(jì)上的力產(chǎn)生了側(cè)向分力。這種情況造成絕對(duì)誤差也是隨載荷增大而增大。對(duì)小度盤影響小，對(duì)大度盤影響大。排除方法:更換變型的螺絲，重新調(diào)整彈簧間隙，清洗上球座，使上球座既保持靈活又與下壓板平行為好。
    對(duì)于后兩種情況，檢定時(shí)是正誤差但都使試件試驗(yàn)后造成試驗(yàn)數(shù)值偏低，原因是因鉗口不同心產(chǎn)生剪力使拉力試件未從中間斷裂。對(duì)壓力試件因上下壓板不同心使加在試塊上的試驗(yàn)力不均勻，試件一角或一側(cè)先破碎導(dǎo)致試塊提前破壞，從而使試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏低。
    2.試驗(yàn)機(jī)測(cè)力部分產(chǎn)生的磨擦。
    試驗(yàn)機(jī)測(cè)力部分產(chǎn)生磨擦原因較多，這里也把常見的4種原因分析如下:
    試驗(yàn)機(jī)測(cè)力部分產(chǎn)生磨擦影響誤差為負(fù)值。
    (1)測(cè)力部分前后安裝不水平，使擺軸產(chǎn)生磨擦力。對(duì)小度盤特別是起始點(diǎn)影響較大，相對(duì)誤差隨載荷的增加而減小。
    (2)測(cè)力活塞磨擦，主要是因?yàn)橛糜烷L(zhǎng)時(shí)間不換，油路臟，導(dǎo)致污物積在測(cè)力油缸內(nèi)使活塞與其壁間產(chǎn)生磨擦，使零點(diǎn)變化大，靈敏度差。排除方法:把測(cè)力活塞拆下清洗，同時(shí)開動(dòng)機(jī)器，打開送油閥沖洗測(cè)力油缸。如油較臟，更換新油，重新裝上即可。
    (3)擺軸軸承磨擦
    擺軸軸承在試驗(yàn)機(jī)上起支點(diǎn)作用，它的靈敏與否直接影響試驗(yàn)機(jī)示值誤差。新安裝和使用中的試驗(yàn)機(jī)都有可能發(fā)生擺軸軸承銹蝕或臟污，判斷方法是在小度盤上觀察零點(diǎn)變動(dòng)性，一般檢定時(shí)對(duì)小度盤起始點(diǎn)誤差影響較大，隨載荷增加，誤差逐漸變小，且變動(dòng)性增大。在檢定中如發(fā)現(xiàn)軸承銹蝕或臟了，必須及時(shí)清洗。清洗不行，必須更換。洗后加少量粘度小的優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油，如鐘油或高速機(jī)油，最好不使用一般機(jī)油或變壓器油，因機(jī)油粘度大，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)產(chǎn)生油膩，變壓器油易揮發(fā)，時(shí)間長(zhǎng)了不起潤(rùn)滑作用，兩種情況都會(huì)降低擺軸的靈敏度。
    (4)試驗(yàn)機(jī)指示裝置產(chǎn)生磨擦常見的有從動(dòng)針磨擦力較大、指針軸承銹蝕或臟污、齒輪齒桿臟污或齒桿上的限位片壓得過緊、齒桿的導(dǎo)向滑輪內(nèi)的軸承生銹、臟污，導(dǎo)軌軌道臟污。從動(dòng)針產(chǎn)生磨擦對(duì)小度盤起始點(diǎn)誤差影響較大。判斷方法是通過帶從動(dòng)針檢定與不帶從動(dòng)針檢定來對(duì)比。其它磨擦力使指針指零的靈敏度差，用手向外輕拔齒桿后指針不能回到原位，這種情況一般用汽油清洗齒桿、齒輪、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌輪后都能排除，不可以用加重線錘的辦法強(qiáng)迫回零。
    測(cè)力部分磨擦除以上常見原因外，還有測(cè)力活塞上的皮帶斷了，拉桿上方刀座脫出刀刃，測(cè)力活塞脫出拉桿下面的錐窩，拉桿與油管擦靠等顯而易見的原因。只要細(xì)心觀察都易解決。
    

三、試驗(yàn)機(jī)參數(shù)改變?cè)斐傻恼`差及調(diào)整

    1.β角改變后造成誤差。
    由液壓擺錘測(cè)力機(jī)構(gòu)原理公式:
    
    式中:X——在力f作用下齒桿的移動(dòng)距離；l——擺軸中心至力點(diǎn)的距離(短臂長(zhǎng)度)；h——擺軸中心與齒桿的垂直距離；f——經(jīng)前級(jí)縮小后傳至拉桿的力；G——擺錘的重量；L——擺錘重心至擺軸心的距離；β——擺錘在鉛垂位置時(shí)，推桿邊沿與齒桿垂直線間的夾角；Φ——擺錘在鉛垂位置時(shí)，短臂力點(diǎn)和擺軸心連線與擺軸心至拉桿垂直線間的夾角；θ——在力f作用下擺錘偏離其初始鉛垂位置的角度。
    當(dāng)角度β變?yōu)棣隆鋾r(shí)
    
    由相對(duì)誤差公式得:
    
    這個(gè)誤差與GL無關(guān)，對(duì)于每個(gè)度盤誤差均相同，在擺桿揚(yáng)起角θ小時(shí)誤差大，隨擺角θ增大誤差減小。也就是說，對(duì)每個(gè)度盤前邊影響比后邊大，到極限載荷時(shí)誤差影響趨于零。
    β角增大時(shí)誤差為正，β角減小時(shí)誤差為負(fù)。
    對(duì)于新安裝或使用中的試驗(yàn)機(jī)，由于運(yùn)輸或使用中產(chǎn)生沖擊，都可導(dǎo)致β角產(chǎn)生變化。
    產(chǎn)生原因可能是推板彎曲，或相對(duì)短臂位移。對(duì)于推桿與短臂用固定銷銷死的試驗(yàn)機(jī)不可能產(chǎn)生位移，檢修時(shí)取下推板在平臺(tái)上很容易看出是否彎曲，如彎曲用榔頭校直重新安上即可。對(duì)于推桿與短臂用螺母與頂絲固定的試驗(yàn)機(jī)因沖擊等原因，可能產(chǎn)生位移，使β角變化，調(diào)整時(shí)不必卸下推板，可以把指針調(diào)到零點(diǎn)，松開推板頂絲，用小榔頭或細(xì)銅棒根據(jù)產(chǎn)生誤差的正負(fù)，把推板向β角減小或增大的方向輕敲，然后觀察度盤指針左右變化情況，一般變化5個(gè)分度可以影響0.4%左右。檢準(zhǔn)后把頂絲重新頂死。使用這種方法前必須仔細(xì)排除磨擦影響。
    2.擺軸心與齒桿的垂直距離h改變時(shí)造成的誤差。
    由原理公式X=lhf/GLcosβ
    當(dāng)h變?yōu)?I>h₁
    X′=lh₁f/GLcosβ
    由相對(duì)誤差公式得:
W_h=(X′-X)/X×100%=(h₁-h)/h×100%
    當(dāng)齒桿朝著h值增大方向偏移時(shí)誤差為正值，否則為負(fù)值。
    產(chǎn)生這種原因的可能性是齒桿彎曲或在某一方向磨損，導(dǎo)軌架松動(dòng)不平。調(diào)整方法是，調(diào)直齒桿(無法調(diào)直則更換)，用水平儀重新調(diào)整導(dǎo)軌架的水平。取下描圖筒，把水平儀的上平面靠在導(dǎo)軌的下平面上，調(diào)整導(dǎo)軌架水平，調(diào)好后重新固緊導(dǎo)軌架與機(jī)體的連接螺絲即可。
    3.擺軸中心至力點(diǎn)的距離l改變時(shí)造成的誤差。
    由原理公式和相對(duì)誤差公式可導(dǎo)出:
    W₁=(h-l)/l×100%
    當(dāng)短臂l值增大時(shí)誤差為正值，否則為負(fù)值。
    產(chǎn)生原因主要是固緊刀子的楔鐵松動(dòng)或刀子磨損，拉桿刀座松動(dòng)向一邊傾斜。調(diào)整方法:固緊楔鐵上的螺絲，刀子磨損嚴(yán)重時(shí)，必須更換，重新擰緊刀座兩邊螺母。
    4.平衡鉈軸線偏離短臂力點(diǎn)與擺軸心連線的延長(zhǎng)線時(shí)造成的誤差。
    由于平衡鉈設(shè)計(jì)時(shí)必須位于短臂力點(diǎn)與擺軸心的連線上，也就是與擺桿成π/2-β。當(dāng)平衡鉈向上或向下彎曲時(shí)都會(huì)破壞π/2-β的必要條件，產(chǎn)生誤差。向上彎曲使誤差為正，反之為負(fù)。這就要求我們?cè)谑褂煤蜋z定過程中注意平衡鉈桿是否彎曲，固定平衡鉈桿的螺母是否松動(dòng)。不要隨意調(diào)整平衡鉈的位置，否則對(duì)小度盤示值影響較大。
    5.當(dāng)擺鉈重量變化時(shí)造成的誤差。
    由原理公式與相對(duì)誤差公式可導(dǎo)出:
    W_G=(G-G′)/G′×100%
    當(dāng)擺鉈重量增大時(shí)，誤差為負(fù)值，反之，誤差為正值。
    一般擺鉈在出廠時(shí)已調(diào)好，輕易不會(huì)改變重量。但現(xiàn)在大多數(shù)試驗(yàn)機(jī)是重新改制后的機(jī)器，擺鉈都配過重，當(dāng)時(shí)檢定合格了，過一段時(shí)間后會(huì)因各種因素影響，破壞了原來的平衡，就需要重新調(diào)整鉈重，有個(gè)別新裝的機(jī)器也有這種現(xiàn)象。
    如某臺(tái)試驗(yàn)機(jī)經(jīng)檢定為負(fù)誤差，排除磨擦和其它因素后仍然超差，且前小后大。如對(duì)各度盤影響一致，可考慮適當(dāng)減輕A鉈重量。反之，增加A鉈重量。但要注意，改變A鉈重量，將影響B(tài)、C盤。改變B鉈重量，將影響C盤，調(diào)整鉈重，要三個(gè)度盤全面考慮后進(jìn)行。
    對(duì)試驗(yàn)機(jī)的檢定人員來說，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)超差后，最好按以下順序找出誤差原因，進(jìn)行排除。首先檢查機(jī)器是否安裝水平。其次，仔細(xì)觀察機(jī)器是否因安裝不當(dāng)或因環(huán)境等外界因素，導(dǎo)致磨擦。在以上兩個(gè)方面因素排除后，機(jī)器仍然超差，就要分析機(jī)器是否因?yàn)檫\(yùn)輸或使用不當(dāng)?shù)仍蛟斐蓚€(gè)別參數(shù)改變而超差。通過分析確定是哪個(gè)參數(shù)改變了，再進(jìn)行調(diào)整。一般經(jīng)過以上步驟調(diào)整后，都能使機(jī)器達(dá)到合格。