調(diào)整TG328天平臂長(zhǎng)的方法和技巧(轉(zhuǎn)）

調(diào)整TG328天平臂長(zhǎng)的方法和技巧

柳州鋼鐵（集團(tuán)）公司  寧  健


TG328系列機(jī)械天平是各工礦企業(yè)、科研單位試驗(yàn)室中常用的精密稱(chēng)量?jī)x器。其檢定分度值e等于實(shí)際分度值d，即e=d=0.1mg，指針下端的微分標(biāo)尺通過(guò)光學(xué)器件投影在顯示屏上，顯示屏正中央有一條可隨調(diào)零桿左右移動(dòng)的豎直刻線（其移動(dòng)幅度約為6分度），可使之與微分標(biāo)尺上的“0”標(biāo)線重合。當(dāng)天平指針滿偏轉(zhuǎn)時(shí)的正式分度數(shù)為100d，對(duì)應(yīng)量值為10mg。
天平檢定人員在定期檢修、檢定過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)橫梁不等臂性誤差進(jìn)行調(diào)整，即“調(diào)臂長(zhǎng)”。這是天平檢修、調(diào)試過(guò)程中較為繁鎖而又難于掌握的技術(shù)之一。
在非自動(dòng)天平檢定規(guī)程中對(duì)天平的橫梁不等臂性誤差計(jì)算公式為：
Y=±m(xù)*k/2Sp±[（L3+L4）/2–（L1+L2）/2]            （1）
式中：m*k，為交換等量砝碼之后在較輕的稱(chēng)盤(pán)上所添加的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼k的折算質(zhì)量值；Sp為天平全載分度值。
計(jì)算公式中正負(fù)號(hào)選取的規(guī)則：若小砝碼加在左盤(pán)，m*k/2ep項(xiàng)前為正號(hào)，反之為負(fù)號(hào)。當(dāng)平衡位置L2相對(duì)于L1代數(shù)值增大時(shí)，則方括號(hào)前面取負(fù)值，反之取正值。
對(duì)天平檢定人員來(lái)說(shuō)，如果按照規(guī)程的步驟進(jìn)行調(diào)整及檢定，假設(shè)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下：

順序        秤盤(pán)上的載荷        平衡位置
        左盤(pán)        右盤(pán)       
1        0        0        0
2        P1        P2        –3.3
3        P2        P1（k）        –2.1
4        0        0        0.4

從上表的數(shù)據(jù)中很難直接估算出臂長(zhǎng)的誤差是多少，必須通過(guò)計(jì)算：
Y=–m*k/2Sp +（L3+L4）/2–（L1+L6）/2
將m*k=2.00mg及相關(guān)數(shù)據(jù)代入得：
Y =–2.000/2*0.1+（–3.3–2.1）/2–0.2
=–10–2.7–0.2
=–12.9（左臂長(zhǎng)）
分析：由于需要使用小砝碼k，每調(diào)整一次，就要計(jì)算一次，然后再調(diào)整、再計(jì)算，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而且這種方法沒(méi)有明確的調(diào)整量，很難把握，不適合于現(xiàn)場(chǎng)檢定。
筆者通過(guò)工作中的分析、總結(jié)，獨(dú)創(chuàng)了一套高效、便捷的調(diào)整精密天平臂長(zhǎng)的工藝方法，姑且取名“預(yù)知法”，自一九九七年沿用至今，效果很好。下面以TG328A型雙向標(biāo)尺天平（左邊重顯示負(fù)值,右邊重顯示正值）為例介紹如下，供大家參考。
說(shuō)明：假設(shè)該天平的機(jī)械性能和其它方面的計(jì)量性能均己符合要求，只是不等臂性超差。
要點(diǎn)一：常備一對(duì)選配好的200g三等砝碼（俗稱(chēng)等量砝碼），兩者之間的質(zhì)量差值應(yīng)在0.4～1mg之間，以0.8mg為最佳（為的是在調(diào)整TG328B及TG528天平時(shí)也能適用）。設(shè)較重的一個(gè)為P1，另一個(gè)為P2，并做好標(biāo)記。
依據(jù)：檢定規(guī)程中的表4，對(duì)新生產(chǎn)、修理后的天平，橫梁不等臂性誤差Y的允差值為±3d。
要點(diǎn)二：由于調(diào)試中不再使用標(biāo)準(zhǔn)小砝碼k，故m*k=0。
則式（1）簡(jiǎn)化為：
Y1=（L3+L4）/2–（L1+L6）/2                    （2）
如果零位不超差，由于數(shù)值較小，暫且忽略不計(jì)，則上式又可簡(jiǎn)化為：
Y2=(L3+L4)/2                          （3）
即“不等臂性誤差”值近似等于“交換等量砝碼前后兩次讀數(shù)的代數(shù)和的一半”；

調(diào)試前的分析：
設(shè)不等臂性誤差Y=0，L1=0，L6=0，
根據(jù)式（3）得Y=（L3+L4）/2，即：L4=–L3；
設(shè)所使用的等量砝碼質(zhì)量差值為0.8mg，在Y=0，L1=L6=0的情況下，L3的理想值用L0表示，即：
L0=-0.8mg÷0.1=-8d。
以此作為臂長(zhǎng)調(diào)整的參考點(diǎn)。即在理想狀態(tài)下L3的示值應(yīng)為-8d，兩砝碼交換后，L4的示值應(yīng)為：
L4=-L3 =-（-8）=8d。
等量砝碼交換前后，兩次讀數(shù)的絕對(duì)值之和為：
Lm=｜L4｜+｜L3｜=｜8｜+｜–8｜=16d
如果將P1、P2分別放在左、右兩秤盤(pán)的中心，開(kāi)啟天平后可能會(huì)出現(xiàn)兩種情況：
（1）若示值為L(zhǎng)3=-18d，則偏差值為：ΔL=L3–L0=-18–（-8）=-10d，說(shuō)明左臂較長(zhǎng)；
（2）若示值為L(zhǎng)3=+2d，則偏差值為：ΔL=2–（-8）=10d，則說(shuō)明右臂較長(zhǎng)。

調(diào)試步驟：
一、首先，將空秤零位調(diào)好，即使L1=0.0，而且經(jīng)過(guò)2～3次開(kāi)、關(guān)，確認(rèn)示值變動(dòng)性不超差。
二、將P1、P2分別放在左、右兩秤盤(pán)的中心，開(kāi)啟天平，讀取示值后關(guān)閉。
三、保持P1、P2，用方口小扳手將右側(cè)臂長(zhǎng)調(diào)節(jié)螺釘向外或向內(nèi)微旋（調(diào)整量的多少有賴于感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)的積累，動(dòng)作力求穩(wěn)、準(zhǔn)、輕、緩，只要手指感到螺釘己被略微扳動(dòng)即可），調(diào)整的原則目標(biāo)是：以-8為原點(diǎn)，超出多少分度就朝相反方向調(diào)多少分度。
對(duì)第（1）種情況，調(diào)整的目標(biāo)值是：
L3后=L0+∣ΔL∣=-8–（-10）=2d（±2d）；
對(duì)第（2）種情況，調(diào)整的目標(biāo)值是：
L3后=L0+∣ΔL∣=-8–10=-18d（±2d）。
（說(shuō)明：之所以將目標(biāo)值的公差設(shè)定為±2d，是因?yàn)榭紤]到臂長(zhǎng)的允差值為±3d，以及零位影響±1d。）
開(kāi)啟天平，察看調(diào)整的效果。一般需反復(fù)調(diào)整若干次，直至達(dá)到目的后關(guān)閉天平。下面以第（1）種情況為例進(jìn)行說(shuō)明，第（2）種情況道理相同而方向相反。
四、取下P1、P2。調(diào)整空秤零位。按步聚（3）再次測(cè)試和調(diào)整。比如示值為：L33=-10d。
五、交換P1、P2。將P2、P1分別放在左、右兩秤盤(pán)的中心，開(kāi)啟天平，這時(shí)，標(biāo)尺必然偏向右邊，而且其平衡點(diǎn)是可預(yù)知的，即：L4≈2×8d–10d≈6d，讀取實(shí)際示值，比如：L4=6.2d，然后關(guān)閉天平。

分析及判斷：
1、將P1、P2分別放在左、右兩秤盤(pán)的中心，開(kāi)啟天平，L3的讀數(shù)應(yīng)在-8±3d的范圍內(nèi)。因?yàn)長(zhǎng)m=16d，
當(dāng)L3=-11時(shí)，L4約為5，Y2=（-11+5）/2=-3d
當(dāng)L3=-5時(shí)，L4約為11，Y2=（-5+11）/2=3d
只有控制好L3值的范圍，才能確保Y2在±3d的范圍之內(nèi)，如果超出范圍值，則需重新調(diào)整。
情況（1）：L3的示值在范圍之內(nèi)，讀數(shù)為：L3=-10d，初步估算不等臂性誤差：
方法一：Y2=L3–L30=-10–（-8）=-2d；或用
方法二：將L4=Lm+L3=16+（-10）=6d代入式（3）得
         Y2=（-10+6）/2=-2d；
2、將P2、P1分別放在左、右兩秤盤(pán)的中心，開(kāi)啟天平，讀取L4的示值，應(yīng)在（8～5）±2d范圍內(nèi)，L4的讀數(shù)估算：
L4=Lm+L3=16+（-10）=6d
關(guān)閉天平。
3、取下P2、P1，讀取空秤平衡位置，關(guān)閉天平。
4、橫梁不等臂性誤差驗(yàn)算。
通過(guò)以上粗調(diào)和估算，可以初步判定橫梁不等臂性誤差在允許范圍之內(nèi)，如檢定過(guò)程數(shù)據(jù)記錄如下：

順序        秤盤(pán)上的載荷        平衡位置
        左盤(pán)        右盤(pán)        L
1        0        0        0.0
2        P1        P2        -9.5
3        P2        P1        ＋6.5
4        0        0        ＋0.4

Y=（L3+L4）/2–（L1+L6）/2
=（-9.5+6.5）/2–0.2=–1.5–0.2=-1.7d（左臂稍長(zhǎng)）
與不等臂性誤差估算值-2d基本相符。
情況（2）：L3=-6d，初步估算不等臂性誤差：
方法一：Y+=L=-L30=-6–（-8）=2d；或用
方法二：將L4=Lm+L3=16+（-6）=10d代入式（3）得
          Y2=（-6+10）/2=2d；
如果Y2大于3d，重新進(jìn)行第3～5步調(diào)整。
2b、將P2、P1分別放在左、右兩秤盤(pán)的中心，開(kāi)啟天平，讀取L4的讀數(shù)，應(yīng)在（8～5）±2d范圍內(nèi)，L4的讀數(shù)估算：L4=Lm+L3，
L4=16+（-6）=10d
關(guān)閉天平。
2c、取下P2、P1，讀取空秤平衡位置，關(guān)閉天平。
2d．橫梁不等臂性誤差驗(yàn)算
通過(guò)以上粗調(diào)和估算，可以初步判定橫梁不等臂性誤差在允許范圍之內(nèi)，檢定過(guò)程數(shù)據(jù)記錄如下：
順序        秤盤(pán)上的載荷        平衡位置
        左盤(pán)        右盤(pán)       
1        0        0        0
2        P1        P2        -6.2
3        P2        P1        ＋10.4
4        0        0        ＋0.2

Y=（L3+L4）/2–（L1+L6）/2
=（-6.2+10.4）/2–（0+0.2）/2=2.1–0.1=2.0d（右臂稍長(zhǎng)）
與不等臂性誤差估算值2 d基本相符。
總結(jié)：
1．按上述方法在反復(fù)調(diào)整臂時(shí)，不需調(diào)整零位，根據(jù)計(jì)算的偏差調(diào)整，有目標(biāo)、有方向的進(jìn)行，直至達(dá)到要求為止，減少了反復(fù)調(diào)零的時(shí)間。
2．當(dāng)P1–P2=-0.8mg，將P1、P2分別放在左、右兩秤盤(pán)，只要L3的讀數(shù)在（-11～-5）d范圍內(nèi)；交換后L4的讀數(shù)在（5～11）d范圍內(nèi)，就可以初步認(rèn)為“不等臂性誤差”基本上符合要求，可以轉(zhuǎn)入下一步檢定工作。
3．此法對(duì)其它型號(hào)的100g～500g各級(jí)機(jī)械天平也同樣適用。