[02-26] 試驗(yàn)機(jī)擺鉈質(zhì)量的一種求測方法

一、問題的提出

　在日常的計(jì)量檢定工作中，我們遇到過這種情況：實(shí)驗(yàn)室搬遷過程中將擺錘式試驗(yàn)機(jī)的擺鉈丟失，而設(shè)備資料中又沒有擺鉈質(zhì)量的數(shù)據(jù)。這樣首先必須設(shè)法求出其擺鉈的質(zhì)量，以便重新加工擺鉈后才能進(jìn)行檢定?，F(xiàn)將我們求測擺鉈質(zhì)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(yàn)機(jī)為例來說明這種方法，其原理如圖1所示。其中假設(shè)：

　L１為擺桿重心到支點(diǎn)的距離；

　G１為擺桿重量；

　L２為擺鉈重心到支點(diǎn)的距離；

　G為擺鉈重量（mg）；

　L為作用力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離；

　F為作用力；

　θ為擺桿轉(zhuǎn)角。

　圖1 正切擺測力原理簡圖

　在力F作用下，擺桿轉(zhuǎn)角為θ時(shí)，眾所周知，根據(jù)力矩平衡原理，有：

　G１L１sinθ+mgL２sinθ=FLcosθ(1)

　假設(shè)試驗(yàn)機(jī)有三個(gè)度盤量程Ａ、Ｂ、Ｃ（Ａ<B<C），對(duì)應(yīng)的單個(gè)擺鉈質(zhì)量分別為mＡ、mＢ、mＣ。這就是我們要求測的擺鉈質(zhì)量。

　三、求測的步驟

　1?郾根據(jù)使用試驗(yàn)機(jī)的擺鉈形狀尺寸，一般估計(jì)在（１～１０）kg之間車制質(zhì)量大致相等的2個(gè)圓形擺鉈，用天平稱出其質(zhì)量為m１、m２(精確到１g）。

　2?郾將質(zhì)量為m１的擺鉈掛在擺桿上，在試驗(yàn)機(jī)工作臺(tái)上安放好標(biāo)準(zhǔn)測力儀（準(zhǔn)確度不低于0.3級(jí)），調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的平衡鉈和指針零點(diǎn)，預(yù)壓標(biāo)準(zhǔn)測力儀3次。

　3?郾緩慢上升試驗(yàn)機(jī)工作臺(tái)，使標(biāo)準(zhǔn)測力儀受壓，當(dāng)指針指到度盤某一點(diǎn)Ａ?xí)r穩(wěn)壓，讀出測力儀的力值，重復(fù)測量3次，將力值的平均值記為F１。再加上質(zhì)量為m２的擺鉈，重新調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的平衡鉈和指針零點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，可得到另一平均力值，記為Ｆ２（Ｆ１、Ｆ２不要超過試驗(yàn)機(jī)最大試驗(yàn)力）。根據(jù)式（１）有：

G１L１sinθ+m１gL２sinθ=F１Lcosθ(２)

G１L１sinθ+（m１+m２）gL２sinθ

=F２Lcosθ(３)

因?yàn)槎螠y試時(shí)指針都指到度盤同一點(diǎn)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(duì)應(yīng)Ａ點(diǎn)的刻度力值為F，相應(yīng)擺鉈質(zhì)量為m（則B、C量程對(duì)應(yīng)Ａ點(diǎn)的刻度力值分別為F、F，相應(yīng)擺鉈疊加質(zhì)量為m、m），根據(jù)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(zhì)量加工好擺鉈，然后按ＪＪＧ１３９－１９９９《拉力、壓力和萬能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》或相應(yīng)規(guī)程進(jìn)行檢定，直至試驗(yàn)機(jī)滿足ＪＪＧ１３９－１９９９或相應(yīng)規(guī)程的要求。

　以上求測方法已在正切擺測力的試驗(yàn)機(jī)實(shí)際檢定運(yùn)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(yàn)機(jī)。