董延庭　姚文峰　杜成功

摘 要：管形測(cè)力計(jì)的檢定是力學(xué)計(jì)量重要的內(nèi)容之一，因其結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，檢定方法也相對(duì)簡(jiǎn)單，因此，缺少專用的檢測(cè)設(shè)備。但是，對(duì)大量程管形測(cè)力計(jì)的檢定，因涉及大的標(biāo)準(zhǔn)載荷，實(shí)際操作往往會(huì)比較困難，既費(fèi)時(shí)、費(fèi)力又不安全。針對(duì)此問(wèn)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(cè)力計(jì)的檢定需要。

關(guān)鍵詞：管形測(cè)力計(jì)；檢定；裝置

中圖分類號(hào)：TB93 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(cè)力計(jì)，是一種利用金屬的彈性制成并標(biāo)有刻度、用以測(cè)量力值的儀器，因其外形為管狀，故被稱為管形（型）測(cè)力計(jì)。管形測(cè)力計(jì)可以測(cè)量拉力和重力，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、教學(xué)及電子機(jī)械加工制造等行業(yè)。在計(jì)量領(lǐng)域力學(xué)專業(yè)中，對(duì)管形測(cè)力計(jì)的計(jì)量檢定是一項(xiàng)重要內(nèi)容。按照《JJG455-2000工作測(cè)力儀檢定規(guī)程》要求，對(duì)測(cè)力計(jì)（儀）的檢定，可按其規(guī)格型號(hào)分別選用相應(yīng)量程的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力砝碼、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀等。正由于管形測(cè)力計(jì)結(jié)構(gòu)單一，檢定方法也頗為簡(jiǎn)單，耗時(shí)較短，操作起來(lái)也十分容易，因此，很少有人關(guān)注它的檢定問(wèn)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(cè)力計(jì)應(yīng)用廣泛帶來(lái)的計(jì)量任務(wù)加大，以及其種類、型號(hào)的不斷更新，使得在大量的對(duì)管形測(cè)力計(jì)開(kāi)展計(jì)量檢定的實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)了其中存在不少的現(xiàn)實(shí)難題，急需具有針對(duì)性的管形測(cè)力計(jì)檢定裝置。

1 管形測(cè)力計(jì)常用檢定方法和存在的問(wèn)題

管形測(cè)力計(jì)檢定一般采用兩種方法，一種是吊掛標(biāo)準(zhǔn)砝碼（M1級(jí)及以上等級(jí)），另一種是利用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀。其中，吊掛砝碼法最為常用，即用手提起或?qū)y(cè)力計(jì)掛在某個(gè)位置上，測(cè)力計(jì)下端連接增陀掛盤，將圓形開(kāi)口砝碼疊加放置在增陀掛盤上即可。利用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀檢定，則是將力傳感器連接在測(cè)力計(jì)下端，用外力拉動(dòng)力傳感器帶動(dòng)管形測(cè)力計(jì)伸展開(kāi)來(lái)，沿與測(cè)力計(jì)軸心同向拉動(dòng)，一般采用與試驗(yàn)機(jī)配合，將檢定點(diǎn)的刻度數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀顯示器的數(shù)值相比較，來(lái)完成檢定任務(wù)。

目前，現(xiàn)有管形測(cè)力計(jì)的規(guī)格型號(hào)一般從10N至1000N甚至更大，此外，有些管形測(cè)力計(jì)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(duì)于200N（或20kg）及以下規(guī)格的管形測(cè)力計(jì)，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(diǎn)是簡(jiǎn)捷、快速。但是，當(dāng)對(duì)量程較大的管形測(cè)力計(jì)檢定時(shí)，如對(duì)于200N（或20kg）以上量程的管形測(cè)力計(jì)，則涉及管形測(cè)力計(jì)頂端的懸掛牢靠性、增陀掛盤能否滿足承載大負(fù)荷的要求，以及人員搬動(dòng)大型砝碼涉及的安全等問(wèn)題，此時(shí)，利用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(cè)力計(jì)，需要非常大的拉力，是人力無(wú)法完成的，需要機(jī)械設(shè)備如試驗(yàn)機(jī)的配合。一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)造價(jià)昂貴，單純用來(lái)檢管形測(cè)力計(jì)，檢定成本昂貴，是不合算的。

由以上分析可知，管形測(cè)力計(jì)的兩種檢定方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但二者不可兼得。這就造成了在實(shí)際工作中，一些大規(guī)格管形測(cè)力計(jì)因無(wú)法完成必檢點(diǎn)位的測(cè)試，一些計(jì)量人員也因此在開(kāi)具證書時(shí)會(huì)編造部分?jǐn)?shù)據(jù)，從而嚴(yán)重影響了計(jì)量應(yīng)有的準(zhǔn)確性、權(quán)威性。因此，急需要一種造價(jià)低廉、操作簡(jiǎn)單、省力而又穩(wěn)固的設(shè)備，來(lái)滿足各型號(hào)規(guī)格管形測(cè)力計(jì)的檢定需要。

2 管形測(cè)力計(jì)檢定裝置的基本結(jié)構(gòu)與組成

針對(duì)以上管形測(cè)力計(jì)檢定中存在的難題，以方便、實(shí)用為原則，現(xiàn)設(shè)計(jì)并研制了一種由主體框架、手拉葫蘆、大負(fù)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(jiǎn)單、省力又安全。經(jīng)大量試驗(yàn)，該裝置能夠輕松地完成各型號(hào)管形測(cè)力計(jì)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(cè)平臺(tái)，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(jiǎn)單、攜帶方便的手動(dòng)起重機(jī)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(hào)的管形測(cè)力計(jì)。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(fù)荷承載架和增陀掛盤

增陀掛盤可以懸掛一定數(shù)量的開(kāi)口砝碼，用于檢定一般規(guī)格的管形測(cè)力計(jì)。但是，對(duì)于大量程測(cè)力計(jì)，因需要相應(yīng)質(zhì)量較大的砝碼，這類砝碼并不是開(kāi)口的類型，無(wú)法放置在增陀掛盤上，其重量也是增陀掛盤無(wú)法承受的，而市面上無(wú)專業(yè)的增陀掛盤代替物可用。為此，加工了大負(fù)荷承載架，其為鋼制、長(zhǎng)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(fù)荷承載架頂端中心位置焊有圓環(huán)，可以與管形測(cè)力計(jì)的掛鉤相連接。

2.4 砝碼

使用本裝置檢定管形測(cè)力計(jì)，核心部件是標(biāo)準(zhǔn)砝碼。圖1中的大砝碼，一般指不小于10kg（或100N）的M1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼，開(kāi)口砝碼一般指圓形1N、2N、5N、10N、20N等規(guī)格的M1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼。

3 裝置的工作原理和使用方法

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

使用本裝置時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)被檢管形測(cè)力計(jì)的規(guī)格型號(hào)選擇使用增陀掛盤或大負(fù)荷承載架。對(duì)于200N及以下型號(hào)的管形測(cè)力計(jì)，先把管形測(cè)力計(jì)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(kāi)口砝碼的方法進(jìn)行檢定。對(duì)于200N以上型號(hào)的的管形測(cè)力計(jì)，首先逆時(shí)針拽動(dòng)手拉鏈條，使得一端連接手拉葫蘆的測(cè)力計(jì)下降，將其底部掛鉤與放置在地上的大負(fù)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(jí)砝碼放于大負(fù)荷承載架內(nèi)，然后順時(shí)針拽動(dòng)手拉葫蘆的手動(dòng)鏈條，使承載架脫離地面，待穩(wěn)定后，對(duì)砝碼總重力值與測(cè)力計(jì)刻度值的作比對(duì)（減去負(fù)荷承載架自重），對(duì)要檢定的若干個(gè)點(diǎn)依次重復(fù)以上操作，完成檢定任務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，管形測(cè)力計(jì)檢定裝置的設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，以簡(jiǎn)單實(shí)用、省時(shí)省力和追求安全操作為目標(biāo)，雖無(wú)過(guò)高的技術(shù)含量，但是，實(shí)用性強(qiáng)，有著實(shí)際的存在價(jià)值。而且，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)際運(yùn)用，該裝置完全符合工作測(cè)力儀檢定規(guī)程的要求，基本滿足了常規(guī)管形測(cè)力計(jì)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(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，此檢定裝置還存有不足，有待于進(jìn)一步試驗(yàn)和改進(jìn)。盡管如此，它仍不失為力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)儀器領(lǐng)域里一個(gè)有益的探索，也必將為廣大的計(jì)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(shí)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。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊小敏，李俊.利用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)控制程序檢定-校準(zhǔn)管形測(cè)力計(jì)[J].廣船科技，2015，135（6）：33-35.

[2]黃炯力.一種全自動(dòng)智能工作測(cè)力儀檢定裝置的研制[J].中國(guó)計(jì)量，2016（09）：68-70.

[3]黃炯力，史哲，曹進(jìn).多功能工作測(cè)力儀檢定裝置的探索[J].機(jī)電設(shè)備，2016（02）：12-15.

[4]陳寶有，等.萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的檢定方法改進(jìn)[J].中國(guó)科技縱橫，2016（15）：48-49.

[5]JJG455-2000.工作測(cè)力儀[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2000.

[6]馬恒儒.力學(xué)計(jì)量上冊(cè)[M].北京：原子能出版社，2002：155-163.

[7]本書編委會(huì).最新起重機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試、維護(hù)新工藝、新技術(shù)與常用數(shù)據(jù)及質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)[M].廣州：廣州音像出版社，2004：1598-1613.