一种新型工作测力仪检定装置的研制

范笑波

文章编号：2095-6835（2017）10-0127-02

摘 要：工作测力仪检定装置由标准测力仪及力值施加系统组成。该设备自动化程度高、检定范围广、操作简单，是一种最新的工作测力仪检定装置。对工作测力仪检定规程中零点方位偏差的测量进行了研究，进一步提高了测力设备的数值准确性和稳定性。

关键词：测力仪；检定点；检定规程；计量技术

中图分类号：TH823 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.127

随着社会和经济的发展，也越来越多的工作测力仪投入使用，它可以统一规范工作测力仪的量值，可以使各使用工作测力仪的企业、事业单位的质量测量溯源至国家基准，为经济和社会的发展提供保障。测力仪检定装置既方便使用，又兼具高效，可用于制造企业的生产过程产品质量检验和计量技术机构的检定工作，具有非常重要的经济和社会意义。

1 现有检定设备的缺陷

由于工作测力仪种类繁多，不同类型的工作测力仪在检定过程中，其工作状态、使用方法都有差别，这就需要使用专门的设备或专用夹具才能完成检定校准。对于计量检定机构而言，这给检定工作带来了很大的困难和不便。此外，按照《工作测力仪检定规程》（JJG 455—2000）第5.2条表3测力仪检定项目中的规定，在测力仪首次检定和后续检定中都需要进行回零误差或最大零点方位偏差的检定，应按照5.2.2条b中的规定执行。但目前大部分的测力仪检定设备都不能完成这一检定项目，这对工作测力仪的检定而言是不够全面的。

鉴于此，本文设计了一种新的工作测力仪检定装置，兼顾了工作测力仪检定规程中的大部分测力仪类型，同时，也能对测力仪的零点方位偏差进行测量。此装置的研制与应用可以满足比如汽车生产企业、机械制造企业和电梯生产企业的专用计量器具等的检定，可为企事业单位的发展提供可靠的技术保障。

2 装置的基本结构及组成

工作测力仪检定装置主要包括自动检定装置和手动检定装置。自动检定部分可以完成对各类测力仪、测力环、轴力计等工作测力仪的检定，通过控制面板和软件系统的控制可以实现全自动检测。手动检定装置配备S形标准测力传感器和力值砝码等，可以完成对管形测力计、张力计、推拉力计等各类工作测力仪的检定校准。

2.1 自动检定部分

自动检定部分主要由标准测力传感器、试验力自动加卸载装置、软件控制系统等组成，装置有3个不同量程的标准传感器可供使用，检测范围从300 N～30 kN，传感器如图1所示。

自动加载系统可自动进行标准力值的分级自动加卸，可完成对测力计或测力环的检定。

自动工作过程大致为：将工作测力仪放置在加载台面上，通过手动转动丝杠上下移动将测力仪与标准测力传感器接触上，同时进行试验力的预加载，预加载力为500～600 N；预加载完成后，通过对控制面板的设置，可以对工作测力仪的进回程进行全自动检定，检定点可由用户自行设置，最大可设置10个检定点，当力值达到每个检定点时，力值保持设定的时间，便于读取示值；也可以设置手动检定，按照需要的检定点对测力仪进行个性化检定，手动保持时间。

垂直测力检定装置由垂直测力支架、垂直测力固定板、S形标准测力传感器等组成，装置可完成各类推拉力计、管形测力计、皮带张力计等工作测力仪设备的检定，标准装置可选用测力范围1～1 000 N的高精度标准测力传感器，精度0.1级。

工作测力仪检定时，可根据其不同的结构将测力仪固定于测力框架内，管形测力计可将其挂在挂钩上，推拉力计可固定于垂直测力固定板上，固定板上按照不同型号和厂家开有相应的固定安装孔。根据测力计长短及工作需要，调节升降手轮，可改变标准测力仪的高度，用于匹配工作测力仪的检定需要。工作测力仪连接完成后，可通过拉压螺杆手动施加力值，标准测力仪的示值由液晶显示屏显示。通过与工作测力仪示值的比对，完成工作测力仪的检定。整个装置设计紧凑、使用方便、检定效率高、成本较低。整个装置的核心部件为垂直测力支架，其示意图如图2所示。

2.2.2 水平向拉力检定装置

按照《工作测力仪检定规程》（JJG 455—2000）4.3中的要求，测力仪的示值指示装置应有0点（或作为0点）的调节功能，调节范围应大于由自带附件重力引起的零点变化及不同工作方向引起的最大0点方位偏差。调0功能受限制的测力仪应由制造单位给出确定的工作方向，一般与检定时受力方向一致。如果允许使用与检定的方向不一致，制造商一般应给出测力仪垂直于检定方向（或与检定方向成180°）和使用时的最大0点方位偏差。由此可见，在实际使用中，0点方位偏差对于工作测力仪示值的准确性具有相当重要的影响，需要引起足夠的重视。且在5.2条的表3中也明确规定了工作测力仪在首次检定和后续检定中都需要进行回零误差或最大0点方位偏差的检定，其方法按照5.2.2条b中的规定执行。但在实际应用中，由于种种原因，目前，绝大多数工作测力仪检定装置都不能完成对0点方位偏差的检定，这对工作测力仪的检定而言是不完整、不全面的。

为了弥补这一不足，本装置设计了水平向拉力机构，该装置由夹紧机构、导向支架、水平角度定位装置和吊挂机构组成，通过1个由导向滑轮和水平角度定位盘组成的导向支架系统改变工作测力仪的受力方向，从而达到水平向检定和工作测力仪零点方位差测量的目的。在实际使用中，将工作测力仪放置于双向夹紧装置口内，旋转夹紧手柄，固定好工作测力仪，使工作测力仪与钳口与档块紧密接触。通过调节高度调整螺母，使工作测力仪受力平面与拉钩相互垂直。通过调节水平角度定位装置，可以设置0°～90°的任意角度，再根据被测力值加减标准砝码，根据所需要的角度，旋转水平角度定位装置至需要的角度位置，确定刻度值后，拧紧旋钮，从而实现对工作测力仪任意角度的零点方位偏差的测量。同时，该装置还可以完成对部分无法吊挂的工作测力仪的检定。

3 结束语

综上所述，多功能工作测力仪检定装置的研制及标定中需要专用的加载和标定设备。计量标准的主标准器及主要配套设备、环境条件都应符合工作测力仪检定规程的要求，且主要计量特性、人员及管理制度等应符合要求。只有这样，才可以开展材料试验机检测工作。本文设计了一种新的工作测力仪检定装置，虽仍有不足，但可为企事业单位的发展提供可靠的技术保障。

参考文献

[1]李杰.气密性检测仪校准装置的研究[D].广州：华南理工大学，2015.

[2]纪维磊.切向分载压电测力仪研究[D].大连：大连理工大学，2015.

〔编辑：张思楠〕