[02-26] 試驗機擺鉈質量的一種求測方法

一、問題的提出

　在日常的計量檢定工作中，我們遇到過這種情況：實驗室搬遷過程中將擺錘式試驗機的擺鉈丟失，而設備資料中又沒有擺鉈質量的數據。這樣首先必須設法求出其擺鉈的質量，以便重新加工擺鉈后才能進行檢定。現將我們求測擺鉈質量的方法簡介如下。

　二、求測的公式

　以常用的正切擺測力的試驗機為例來說明這種方法，其原理如圖1所示。其中假設：

　L１為擺桿重心到支點的距離；

　G１為擺桿重量；

　L２為擺鉈重心到支點的距離；

　G為擺鉈重量（mg）；

　L為作用力點到支點的距離；

　F為作用力；

　θ為擺桿轉角。

　圖1 正切擺測力原理簡圖

　在力F作用下，擺桿轉角為θ時，眾所周知，根據力矩平衡原理，有：

　G１L１sinθ+mgL２sinθ=FLcosθ(1)

　假設試驗機有三個度盤量程Ａ、Ｂ、Ｃ（Ａ<B<C），對應的單個擺鉈質量分別為mＡ、mＢ、mＣ。這就是我們要求測的擺鉈質量。

　三、求測的步驟

　1?郾根據使用試驗機的擺鉈形狀尺寸，一般估計在（１～１０）kg之間車制質量大致相等的2個圓形擺鉈，用天平稱出其質量為m１、m２(精確到１g）。

　2?郾將質量為m１的擺鉈掛在擺桿上，在試驗機工作臺上安放好標準測力儀（準確度不低于0.3級），調整試驗機的平衡鉈和指針零點，預壓標準測力儀3次。

　3?郾緩慢上升試驗機工作臺，使標準測力儀受壓，當指針指到度盤某一點Ａ時穩壓，讀出測力儀的力值，重復測量3次，將力值的平均值記為F１。再加上質量為m２的擺鉈，重新調整試驗機的平衡鉈和指針零點，重復上述步驟，可得到另一平均力值，記為Ｆ２（Ｆ１、Ｆ２不要超過試驗機最大試驗力）。根據式（１）有：

G１L１sinθ+m１gL２sinθ=F１Lcosθ(２)

G１L１sinθ+（m１+m２）gL２sinθ

=F２Lcosθ(３)

因為二次測試時指針都指到度盤同一點Ａ，則θ角相等，用(3)-(2)可得：

　mgLsinθ=(F２－F１）Lcosθ(４)

4?郾若度盤上Ａ量程對應Ａ點的刻度力值為F，相應擺鉈質量為m（則B、C量程對應Ａ點的刻度力值分別為F、F，相應擺鉈疊加質量為m、m），根據式（１）則有：

G１L１sinθ+mgL２sinθ=FLcosθ(５)

用（５）－（２）得：

（m－m１）gL２sinθ

=（F－F１）Lcosθ(６)

由（４）和（６）可求出：

m=    m２＋m１(７)

式中右邊各值均為已知。將Ｆ、Ｆ替代（７）式中Ｆ的便可求出m、m。

最終可得：mＡ=mＮＡ

m=m－m

mＣ=m－m

按照求出的擺鉈質量加工好擺鉈，然后按ＪＪＧ１３９－１９９９《拉力、壓力和萬能試驗機檢定規程》或相應規程進行檢定，直至試驗機滿足ＪＪＧ１３９－１９９９或相應規程的要求。

　以上求測方法已在正切擺測力的試驗機實際檢定運用中證明是可行的，該分析方法也適用于正弦擺測力的試驗機。