液壓擺錘試驗機常見誤差產生原因與調整

內蒙古自治區包頭市計量所  虎文彬

    液壓擺錘試驗機廣泛應用于科研與生產中。本文著重談談液壓擺錘試驗機常見誤差產生原因及排除方法。
    

一、試驗機安裝不水平造成的誤差及調整

    1.主體部分安裝不水平對示值的影響。
    試驗機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，其絕對誤差隨載荷的增加而增大。
    2.測力部分安裝不水平對示值的影響。
    測力部分前后不水平使擺軸軸承磨擦力增大，造成誤差為負值。各級度盤的相對誤差隨載荷增加而減小。
    測力部分左右不水平相當于β角改變造成的影響，當測力部分向拉桿一邊傾斜，誤差為正值，反之為負值，對同一度盤各測量點的影響都是一致的。
    3.調整方法。
    對于主體部分用0.1/1000的框式水平儀在工作油缸外圓的相互垂直的兩個方向找。對于測力部分在擺桿正面調整機器前后水平。將擺桿邊緣與內側刻線對齊固定，用水平儀靠在擺桿側面調整機體左右水平，如刻線變化或沒有水平儀時，可用對窩法調整。此種方法簡便易行。方法是對好零點，將擺桿揚起，指針指到1/4度盤處，使拉桿垂直向下不左右晃動時，放下測力活塞。如這時活塞正好對準測力拉桿下邊的錐形窩時，說明機體已找正。如不對窩調整機體下面的墊鐵，直到對準窩時為止。
    

二、 試驗機產生磨擦的原因及調整

    1.試驗機主體部分產生的磨擦。
    試驗機主體部分產生磨擦造成誤差為正值。這種磨擦主要有以下4種原因，前兩種原因好發現，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，把工作臺上的抗彎附件推向工作臺一側，使工作臺不垂直，導致導軌輪與立柱磨擦，工作活塞與油缸壁磨擦。這種情況在空載時升起活塞，表盤指針有輕微帶針現象。排除方法為重新調整主體部分水平。
    (2)工作油缸銹蝕或用油不干凈使臟物進入油缸內，使工作油缸產生磨擦。這種磨擦好判斷，當試驗機空載時，升起活塞，表盤指針會有明顯向前移動現象。這時打開試驗機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，反復升降活塞徹底清洗油路系統。配合活塞外表面清洗，洗后放凈煤油，更換新機油后，故障即可排除。如果活塞銹蝕嚴重，就只有拆出工作活塞，用金相砂紙把活塞與油缸內表面銹跡劃痕徹底打磨干凈，必要時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機，由于震動或運輸等原因造成試驗機小橫梁、工作臺兩側立柱上的上、下鎖緊螺母單側或雙側松動，有時會退出好幾扣，使工作油缸產生磨擦，檢定時施加在測力計上的力不垂直，產生側向分力，導致絕對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，至工作臺與立柱間沒有縫隙時為止。
    (4)對于上壓板安裝球座的壓力試驗機因檢定時無法將此球座取下。檢定時雖把測力計安裝在軸線上，但因有些機器固定球座的螺絲或彈簧已經疲勞變形，使有球座的上壓板與下壓板不平行。這時測力計雖已對中，但加壓后測力計上球座還是傾斜，使加在測力計上的力產生了側向分力。這種情況造成絕對誤差也是隨載荷增大而增大。對小度盤影響小，對大度盤影響大。排除方法:更換變型的螺絲，重新調整彈簧間隙，清洗上球座，使上球座既保持靈活又與下壓板平行為好。
    對于后兩種情況，檢定時是正誤差但都使試件試驗后造成試驗數值偏低，原因是因鉗口不同心產生剪力使拉力試件未從中間斷裂。對壓力試件因上下壓板不同心使加在試塊上的試驗力不均勻，試件一角或一側先破碎導致試塊提前破壞，從而使試驗數據偏低。
    2.試驗機測力部分產生的磨擦。
    試驗機測力部分產生磨擦原因較多，這里也把常見的4種原因分析如下:
    試驗機測力部分產生磨擦影響誤差為負值。
    (1)測力部分前后安裝不水平，使擺軸產生磨擦力。對小度盤特別是起始點影響較大，相對誤差隨載荷的增加而減小。
    (2)測力活塞磨擦，主要是因為用油長時間不換，油路臟，導致污物積在測力油缸內使活塞與其壁間產生磨擦，使零點變化大，靈敏度差。排除方法:把測力活塞拆下清洗，同時開動機器，打開送油閥沖洗測力油缸。如油較臟，更換新油，重新裝上即可。
    (3)擺軸軸承磨擦
    擺軸軸承在試驗機上起支點作用，它的靈敏與否直接影響試驗機示值誤差。新安裝和使用中的試驗機都有可能發生擺軸軸承銹蝕或臟污，判斷方法是在小度盤上觀察零點變動性，一般檢定時對小度盤起始點誤差影響較大，隨載荷增加，誤差逐漸變小，且變動性增大。在檢定中如發現軸承銹蝕或臟了，必須及時清洗。清洗不行，必須更換。洗后加少量粘度小的優質潤滑油，如鐘油或高速機油，最好不使用一般機油或變壓器油，因機油粘度大，時間長了會產生油膩，變壓器油易揮發，時間長了不起潤滑作用，兩種情況都會降低擺軸的靈敏度。
    (4)試驗機指示裝置產生磨擦常見的有從動針磨擦力較大、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、齒桿的導向滑輪內的軸承生銹、臟污，導軌軌道臟污。從動針產生磨擦對小度盤起始點誤差影響較大。判斷方法是通過帶從動針檢定與不帶從動針檢定來對比。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、導軌、導軌輪后都能排除，不可以用加重線錘的辦法強迫回零。
    測力部分磨擦除以上常見原因外，還有測力活塞上的皮帶斷了，拉桿上方刀座脫出刀刃，測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。只要細心觀察都易解決。
    

三、試驗機參數改變造成的誤差及調整

    1.β角改變后造成誤差。
    由液壓擺錘測力機構原理公式:
    
    式中:X——在力f作用下齒桿的移動距離；l——擺軸中心至力點的距離(短臂長度)；h——擺軸中心與齒桿的垂直距離；f——經前級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，推桿邊沿與齒桿垂直線間的夾角；Φ——擺錘在鉛垂位置時，短臂力點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。
    當角度β變為β′時
    
    由相對誤差公式得:
    
    這個誤差與GL無關，對于每個度盤誤差均相同，在擺桿揚起角θ小時誤差大，隨擺角θ增大誤差減小。也就是說，對每個度盤前邊影響比后邊大，到極限載荷時誤差影響趨于零。
    β角增大時誤差為正，β角減小時誤差為負。
    對于新安裝或使用中的試驗機，由于運輸或使用中產生沖擊，都可導致β角產生變化。
    產生原因可能是推板彎曲，或相對短臂位移。對于推桿與短臂用固定銷銷死的試驗機不可能產生位移，檢修時取下推板在平臺上很容易看出是否彎曲，如彎曲用榔頭校直重新安上即可。對于推桿與短臂用螺母與頂絲固定的試驗機因沖擊等原因，可能產生位移，使β角變化，調整時不必卸下推板，可以把指針調到零點，松開推板頂絲，用小榔頭或細銅棒根據產生誤差的正負，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個分度可以影響0.4%左右。檢準后把頂絲重新頂死。使用這種方法前必須仔細排除磨擦影響。
    2.擺軸心與齒桿的垂直距離h改變時造成的誤差。
    由原理公式X=lhf/GLcosβ
    當h變為h₁
    X′=lh₁f/GLcosβ
    由相對誤差公式得:
W_h=(X′-X)/X×100%=(h₁-h)/h×100%
    當齒桿朝著h值增大方向偏移時誤差為正值，否則為負值。
    產生這種原因的可能性是齒桿彎曲或在某一方向磨損，導軌架松動不平。調整方法是，調直齒桿(無法調直則更換)，用水平儀重新調整導軌架的水平。取下描圖筒，把水平儀的上平面靠在導軌的下平面上，調整導軌架水平，調好后重新固緊導軌架與機體的連接螺絲即可。
    3.擺軸中心至力點的距離l改變時造成的誤差。
    由原理公式和相對誤差公式可導出:
    W₁=(h-l)/l×100%
    當短臂l值增大時誤差為正值，否則為負值。
    產生原因主要是固緊刀子的楔鐵松動或刀子磨損，拉桿刀座松動向一邊傾斜。調整方法:固緊楔鐵上的螺絲，刀子磨損嚴重時，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與擺軸心連線的延長線時造成的誤差。
    由于平衡鉈設計時必須位于短臂力點與擺軸心的連線上，也就是與擺桿成π/2-β。當平衡鉈向上或向下彎曲時都會破壞π/2-β的必要條件，產生誤差。向上彎曲使誤差為正，反之為負。這就要求我們在使用和檢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。不要隨意調整平衡鉈的位置，否則對小度盤示值影響較大。
    5.當擺鉈重量變化時造成的誤差。
    由原理公式與相對誤差公式可導出:
    W_G=(G-G′)/G′×100%
    當擺鉈重量增大時，誤差為負值，反之，誤差為正值。
    一般擺鉈在出廠時已調好，輕易不會改變重量。但現在大多數試驗機是重新改制后的機器，擺鉈都配過重，當時檢定合格了，過一段時間后會因各種因素影響，破壞了原來的平衡，就需要重新調整鉈重，有個別新裝的機器也有這種現象。
    如某臺試驗機經檢定為負誤差，排除磨擦和其它因素后仍然超差，且前小后大。如對各度盤影響一致，可考慮適當減輕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、C盤。改變B鉈重量，將影響C盤，調整鉈重，要三個度盤全面考慮后進行。
    對試驗機的檢定人員來說，發現試驗機超差后，最好按以下順序找出誤差原因，進行排除。首先檢查機器是否安裝水平。其次，仔細觀察機器是否因安裝不當或因環境等外界因素，導致磨擦。在以上兩個方面因素排除后，機器仍然超差，就要分析機器是否因為運輸或使用不當等原因造成個別參數改變而超差。通過分析確定是哪個參數改變了，再進行調整。一般經過以上步驟調整后，都能使機器達到合格。