(湖南省計(jì)量檢測研究院 湖南 長沙 410014)

材料試驗(yàn)機(jī)誤差來源與常見故障及解決方法

宋一鳴

(湖南省計(jì)量檢測研究院湖南長沙410014)

材料試驗(yàn)機(jī)是測量精度較為準(zhǔn)確的計(jì)量儀器，但是試驗(yàn)機(jī)在移動(dòng)、安裝、調(diào)試和使用過程中會(huì)出現(xiàn)多種故障，也會(huì)產(chǎn)生示值誤差。為此，需基于試驗(yàn)機(jī)原理和結(jié)構(gòu)對(duì)故障、誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，對(duì)其進(jìn)行修正，為材料質(zhì)量控制提供準(zhǔn)確依據(jù)。本文首先對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行簡要分析，其次對(duì)誤差產(chǎn)生的原因和解決辦法進(jìn)行論述，然后總結(jié)了常見故障產(chǎn)生的原因及解決辦法。

材料試驗(yàn)機(jī)；誤差來源；故障解決

一、引言

萬能試驗(yàn)機(jī)和壓力試驗(yàn)機(jī)的主要工作就是對(duì)各類材料的力學(xué)性能進(jìn)行檢測，為高精度檢測設(shè)備。但是儀器的使用或環(huán)境的影響，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械摩損、彈性疲勞或銹蝕、臟污等，則易出現(xiàn)各類故障，不利于后期試驗(yàn)機(jī)的正常使用。所以，試驗(yàn)機(jī)應(yīng)該進(jìn)行定期檢定，在維修或移動(dòng)后都需要再次進(jìn)行檢定。若檢定過程中出現(xiàn)超過規(guī)程允許的誤差，或使用狀態(tài)異常，則需要對(duì)產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，以消除誤差，排除故障。

二、材料試驗(yàn)機(jī)概述

材料試驗(yàn)機(jī)在研究新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)、新工藝過程中具有重要意義，是非常關(guān)鍵的檢測設(shè)備。材料試驗(yàn)機(jī)在多種運(yùn)行環(huán)境下可對(duì)機(jī)械零件、金屬材料、非金屬材料、工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷、工藝性能和校驗(yàn)旋轉(zhuǎn)零部件不平衡量的精密測試儀器[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料試驗(yàn)機(jī)的性能日益完善，測量精度不斷提升，材料試驗(yàn)機(jī)的合理應(yīng)用對(duì)于提升產(chǎn)品質(zhì)量與安全、節(jié)約成本等具有重要意義。材料試驗(yàn)機(jī)按照加載方式、測力方式、結(jié)構(gòu)特征和材料對(duì)象進(jìn)行分類，這里以萬能材料試驗(yàn)機(jī)和壓力試驗(yàn)機(jī)為例，工作原理如圖1所示。

圖1 測力機(jī)構(gòu)示意圖

式中，圖中：P2——測力活塞作用力；r——回旋臂長；R——擺桿長度；B1——回轉(zhuǎn)臂與水平線的夾角；B2推板和絲桿垂線間的夾角；α——在測力活塞作用下，擺桿揚(yáng)起的角度即擺角；G——擺錘重量與擺桿折合重量總和；h——回轉(zhuǎn)中心至絲桿的垂直距離；x——絲桿移動(dòng)距離。

三、材料試驗(yàn)機(jī)誤差原因及解決方法

(一)正誤差的原因及解決方法。第一，試驗(yàn)機(jī)安放水平造成油缸活塞與缸體摩擦力過大引發(fā)誤差。對(duì)此，可將油缸升起，用分度值為0.02mm/m的水平儀，調(diào)整機(jī)座，使縱橫兩個(gè)方向的水平位置優(yōu)于0.2/1000。第二，由于標(biāo)準(zhǔn)測力儀擺放位置不正確，造成導(dǎo)輪與立柱之間摩擦較大引發(fā)誤差[2]。對(duì)此，需調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)測力儀擺放位置，將試驗(yàn)力加載到量程的1/4處，關(guān)閉送油閥，檢查導(dǎo)輪與立柱之間的間隙，應(yīng)以4個(gè)導(dǎo)輪能靈活轉(zhuǎn)運(yùn)為宜。

(二)負(fù)誤差的原因及解決方法。一般地認(rèn)為負(fù)誤差出現(xiàn)的原因是在測力部份。其一，測力皮帶脫落或過松，也會(huì)造成測力活塞不能平穩(wěn)加載而與油缸摩擦力過大而造成誤差。對(duì)此，需安裝皮帶或調(diào)整皮帶松緊。其二，主動(dòng)針與盤面有擦靠或從動(dòng)針彈簧片過緊，導(dǎo)致摩擦力過大造成的誤差。需調(diào)整主動(dòng)針位置，使其擦靠消除，調(diào)整從動(dòng)針彈簧片彈力，使摩擦力減小。其三，絲桿防跳彈簧片過緊，壓在絲桿上造成摩擦力過大而造成誤差。需調(diào)整彈簧片，使絲桿能靈活移動(dòng)，且抬起絲桿接觸彈簧片時(shí)，中心齒輪不至于轉(zhuǎn)動(dòng)。其四，指針主軸軸承、絲桿導(dǎo)向架軸承、導(dǎo)軌、擺桿主軸軸承臟污、銹蝕，而造成的誤差。這些位置出現(xiàn)誤差的主要表現(xiàn)如下：指針主軸軸承問題，輕推擺桿主動(dòng)針輕擺幾個(gè)回合后，指針不能?？吭诹阄唬瑥暮竺嬗^察會(huì)發(fā)現(xiàn)齒桿與推板之間有間隙，即指針不能回位；絲桿的導(dǎo)向架問題，用手推導(dǎo)向架會(huì)發(fā)現(xiàn)有明顯的阻力，輕放時(shí)導(dǎo)向架會(huì)在某一部位停止不能回位；擺桿主軸軸承問題，輕推擺桿，擺桿擺動(dòng)幾次后，從動(dòng)針不能回位，且推板與齒桿無間隙。對(duì)此，在拆卸后，需清洗軸承導(dǎo)軌，等軸承導(dǎo)軌干燥后，上精密儀表油潤滑。其五，由安全限位開關(guān)調(diào)整不當(dāng)而造成的誤差，需要推動(dòng)擺桿，觀察指針轉(zhuǎn)動(dòng)位置與限位開關(guān)接觸位置，使指針能轉(zhuǎn)運(yùn)一圈稍過與限位開關(guān)接觸為宜[3]。其六，中心齒輪線錘位置不當(dāng)造成的誤差。解決方法，用于轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪，使指針能轉(zhuǎn)1又1/4圈左右而線錘與中心齒輪不接觸為宜。

(三)前正后負(fù)或前負(fù)后正的原因及解決方法。一般地認(rèn)為是前正后負(fù)或前負(fù)后正是推板角度變化而造成的誤差。對(duì)其原因進(jìn)行分析，多是由于操作員緩沖閥位置調(diào)整不當(dāng)，當(dāng)試件破壞，擺桿快速落下沖擊而造成。解決方法：調(diào)整推板角度，使其誤差方向一致。前正后負(fù)，調(diào)整推板使其與齒桿角度變??；前負(fù)后正，調(diào)整推板使其與齒桿角度變大。

四、材料試驗(yàn)機(jī)故障原因及解決方法

(一)試驗(yàn)機(jī)不能加荷至滿量程。故障解析：液壓油粘度過低、油泵損壞導(dǎo)致加油無力、油泵皮帶松動(dòng)至大負(fù)荷皮帶輪打滑、工作活塞磨損至產(chǎn)生內(nèi)漏、回油閥芯磨損至內(nèi)漏。解決方法：更換粘度高的液壓油、檢查油泵必要時(shí)更換、檢查皮帶松緊。如果以上都無法解決，就要考慮更換工作活塞密封圈或更換回油閥。

(二)加荷過程中橫梁會(huì)隨著試件移動(dòng)一段距離。故障分析：立柱鎖緊螺母松動(dòng)，時(shí)間長了會(huì)產(chǎn)生重大安全事故。解決方法：緊固螺母

(三)橫梁上下移動(dòng)時(shí)，立柱搖擺。故障分析：由于立柱變形造成。解決方法：更換立柱。

(四)加荷過程中可聽見清晰的“咯噔”聲且指針跳動(dòng)。故障分析：是由于緊固上臺(tái)板的大螺母螺絲松動(dòng)或緊固四根立柱的螺母松動(dòng)造成。解決方法：緊固螺絲或螺母。

(五)在工作過程中試驗(yàn)機(jī)指針抖動(dòng)。故障分析：一般是由于管路中有空氣造成或送油閥穩(wěn)壓彈簧彈性減弱造成。解決方法：將工作臺(tái)升起降下幾次，排除管路中的空氣即可解決，如果不能解決應(yīng)考慮更換送壓閥穩(wěn)壓彈簧。

(六)試件斷裂時(shí)，擺桿急速下沖。故障分析：緩沖閥調(diào)整不當(dāng)。解決方法：油泵開啟，用手抬起擺桿，調(diào)整緩沖閥位置，松手后擺桿可以緩慢平穩(wěn)返回為當(dāng)。

(七)計(jì)量檢定合格而壓出的試件明顯偏低。故障分析：這一般是由于壓板球頭過臟，導(dǎo)致試件不能自動(dòng)找平造成。也不排除上壓板與大齒桿單邊磨損導(dǎo)致上下壓板不平行造成。解決方法：清洗球頭后加油，使球頭能靈活移動(dòng)，如果是后面描述，考慮更換大齒桿與上壓板。

五、結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)材料試驗(yàn)機(jī)的使用要求，需要對(duì)試驗(yàn)機(jī)的常見誤差和故障原因進(jìn)行分析，從而采取具有針對(duì)性的處理對(duì)策，以保證設(shè)備的使用性能正常。需注意的是，各型號(hào)材料試驗(yàn)機(jī)各有特征，需要予以差異化控制策略。

[1]徐春禮.材料試驗(yàn)機(jī)的故障分析與排除方法[J].機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2011，09(6)：29-30.

[2]焦輝.材料試驗(yàn)機(jī)故障問題的調(diào)修及處理方法[J].計(jì)量與測試技術(shù)，2014，41(4)：45-46.

[3]陳東升.試驗(yàn)機(jī)的常見故障及解決方法[J].中國科技博覽，2011，16(32)：537-537.

宋一鳴(1963.5-)，男，助理工程師，大專，主要從事計(jì)量檢定工作。