李聰蔚

（山東省計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)，山東 濟(jì)南250014）

1 前 言

材料試驗(yàn)機(jī)的同軸度是指上下夾頭的幾何中心跟拉力軸線不重合的程度。由于材料試驗(yàn)機(jī)的同軸度的存在，使得試樣在受軸向拉力負(fù)荷時(shí)，受到一側(cè)向力和一個(gè)附加力矩的影響，因此試驗(yàn)機(jī)的同軸度必須控制在一定的范圍內(nèi)，才能保證拉力試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，材料試驗(yàn)機(jī)的同軸度分為幾何同軸度和受力同軸度。具體技術(shù)要求為:幾何同軸度對(duì)于最大試驗(yàn)力≯5 kN 的試驗(yàn)機(jī)，其同軸度用重錘法檢驗(yàn)不超過Φ2 mm/500 mm。受力同軸度對(duì)于最大試驗(yàn)力＞5 kN的試驗(yàn)機(jī)，針對(duì)不同的試驗(yàn)機(jī)級(jí)別分別給出了技術(shù)要求，0.5 級(jí)別試驗(yàn)機(jī)同軸度最大允許值12%，1 級(jí)試驗(yàn)機(jī)同軸度最大允許值15%。

2 產(chǎn)生試驗(yàn)機(jī)同軸度誤差的原因

由于設(shè)計(jì)、加工制造、安裝、使用等多種因素的影響，試驗(yàn)機(jī)不可避免地存在同軸度誤差，產(chǎn)生同軸度的主要原因有以下幾個(gè)方面:1）移動(dòng)橫梁和立柱的加工精度。如果加工精度不高，試驗(yàn)機(jī)裝配后，移動(dòng)橫梁不能保證與基座的水平度，因此在橫梁移動(dòng)施加力的過程中產(chǎn)生同軸度誤差。2）安裝力傳感器位置的影響。如果在加工過程中，安裝力傳感器的安裝孔的位置加工精度不夠，勢(shì)必會(huì)使傳感器偏心，傳感器受側(cè)向力的影響，導(dǎo)致產(chǎn)生同軸度誤差。3）夾具加工精度的影響。夾具底座的加工精度、鍥形塊的加工精度，以及組裝后兩側(cè)鍥形塊的非對(duì)稱性，都會(huì)產(chǎn)生同軸度誤差。4）對(duì)于帶有球形支座可調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)同軸度的試驗(yàn)機(jī)，球形支座的加工精度以及鋼球與球座的摩擦也會(huì)帶來一定的同軸度誤差。

3 同軸度的檢測(cè)方法及檢測(cè)實(shí)例

幾何同軸度的檢測(cè)。對(duì)于最大試驗(yàn)力≯5 kN的試驗(yàn)機(jī)，其同軸度用重錘法檢驗(yàn)。檢驗(yàn)時(shí)拉伸空間應(yīng)≮500 mm，在上夾頭中心吊一重錘，重錘的中心應(yīng)在以下夾頭中心為圓心的直徑2 mm的范圍內(nèi)。

對(duì)＞5 kN 的試驗(yàn)機(jī)，使用最大允許誤差不超過±2%的同軸度自動(dòng)測(cè)量?jī)x（或其他相應(yīng)準(zhǔn)確度的測(cè)量裝置）。測(cè)量時(shí)，先將已安裝好同軸度自動(dòng)測(cè)量?jī)x的檢驗(yàn)試樣夾持在夾頭上，并施加試驗(yàn)機(jī)最大試驗(yàn)力1%的初始力，調(diào)整同軸度測(cè)量?jī)x的零點(diǎn)。在試驗(yàn)機(jī)最大力2%～4%按順序在不同試驗(yàn)力下檢測(cè)5 點(diǎn)，測(cè)量檢驗(yàn)試樣相對(duì)兩側(cè)的彈性變形，在相互垂直的方向上各測(cè)2 次。檢測(cè)中使用的最大力不應(yīng)超過檢驗(yàn)試樣的彈性極限。同軸度按公式（1）計(jì)算:

式中:e為材料試驗(yàn)機(jī)同軸度；△Lmax為在同一測(cè)量點(diǎn)，同一次測(cè)量中，檢驗(yàn)試樣變形較大一側(cè)的變形值；為在同一測(cè)量點(diǎn)，同一次測(cè)量中，檢驗(yàn)試樣兩側(cè)變形的算術(shù)平均值。

選擇1 臺(tái)WDW-500 型電子萬能試驗(yàn)機(jī)，最大試驗(yàn)力500 kN，準(zhǔn)確度等級(jí)1級(jí)。使用最大允許誤差不超過±2%的同軸度自動(dòng)測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量。選擇的同軸度測(cè)量專用試棒為45#鋼，直徑12 mm。首先將同軸度專用試棒夾持在試驗(yàn)機(jī)夾頭上，并按要求安裝好同軸度自動(dòng)測(cè)力儀。預(yù)熱15 min 后開始測(cè)量。首先施加最大試驗(yàn)力1%的預(yù)負(fù)荷，然后調(diào)整同軸度測(cè)量?jī)x的零點(diǎn)。然后按照最大試驗(yàn)力的2%、2.5%、3%、3.5%、4%在相互垂直的方向上各測(cè)兩次，測(cè)量結(jié)果及數(shù)據(jù)處理如表1所示。

4 結(jié) 語

試驗(yàn)給出了材料試驗(yàn)機(jī)同軸度的技術(shù)要求，分析了產(chǎn)生試驗(yàn)機(jī)同軸度誤差的原因以及相應(yīng)的檢測(cè)方法。在測(cè)量過程中為了減小測(cè)量誤差，應(yīng)使用最大允許誤差不超過±2%的同軸度自動(dòng)測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量，在安裝同軸度自動(dòng)測(cè)量?jī)x時(shí)應(yīng)使兩側(cè)的引伸計(jì)對(duì)稱，而且兩組測(cè)量的位置應(yīng)盡可能保證90°角。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以看出，隨著試驗(yàn)力的增大，試驗(yàn)機(jī)同軸度在逐步減小，這是因?yàn)殡S著試驗(yàn)力的增大，克服了試驗(yàn)機(jī)夾頭與試棒之間的間隙以及安裝傾斜等帶來的影響。特別對(duì)具有自動(dòng)調(diào)心功能的夾具，隨著試驗(yàn)力的增加，夾具的自動(dòng)調(diào)節(jié)改善了上下夾頭的同軸度。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，材料試驗(yàn)機(jī)的同軸度是衡量1臺(tái)材料試驗(yàn)機(jī)拉力計(jì)量性能非常重要的指標(biāo)之一，為保證材料拉伸強(qiáng)度等測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，必須對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)的同軸度進(jìn)行精確的測(cè)量。

表1 測(cè)量結(jié)果及數(shù)據(jù)處理