力基准机独立连续加码方法与装置的分析

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1、力基准机独立连续加码方法及装置的研究当力基准机进行检测工作时，移动横梁向上运动，直至被测传感器与吊挂接触，同时支撑砝码的“支撑爪”转开，通过不同的加(卸)砝码的方法(详见2．2一节)使得砝码由中心吊杆上的小托盘来支撑，这样砝码的重力也就加载到了中心吊杆上，如图2．1中最底层的砝码已经加载到中心吊杆上。同时，通过吊挂的作用，砝码的重力也就加载到被测传感器上了。当检测完毕时，卸载砝码，同时移动衡量下降，整个检测过程结束，即回到初始状态。静重式力基准机的简化工作原理模型如图2．2。静重式力基准机将砝码的重力通过反向器加

2、到被检测力仪上。被检测力仪的压空间为机架与反向器之间的上部空间，被检测力仪的拉空间为机架与反向器之间的下部空间，他们可以分别用于检测压式和拉式测力仪。静重式力基准机砝码的重量是通过反向器下面的中心吊杆施加到被测力仪上的。反向器图2．2静重式力基准机的简化工作原理图Fig．2．1Thesimplifyprinciplediagramofdeadweightprimaryforcestandardmachine静重式力基准机是根据力的动力效应，直接利用已知质量砝码的重力来复现基准力值的。根据牛顿第二定律，并考虑空气浮

3、力的影响，砝码在空气中的重力G为G=mg—pogV=mg(1一旦)风(2．1)式中：m——砝码的质量；矿——砝码的体积；6西华大学硕士学位论文以——砝码所在地的空气密度；风——砝码材料的密度；g——砝码所在地的重力加速度；根据式(2．1)可知，当中心吊杆和吊挂质量一定的条件下，只需知道吊挂上所挂砝码的质量即可计算出作用于被测测力仪上所加载的力。根据不同测力仪的检测要求，按照一定规则对被测测力仪施加不同质量的砝码，即可实现对被测测力仪的检测。由于砝码质量可以通过高精度天平标定，砝码材料密度、空气密度和重力加速度都可

4、以准确测量，所以只要静重式力基准机的机械结构、加卸砝码的方法合理，它就可以达到很高的力值测量精度。因此，加码方法和加码装置对于静重式力基准机是否具有较高的工作性能是至关重要的。2．2传统静重式力基准机砝码加(卸)载的方法根据上面对于传统静重式力基准机工作原理的分析，可以看出其工作原理大都相同。不同的静重式力基准机主要的区别就是在于砝码加(卸)载方法的不同。加(卸)载砝码方法的优劣直接决定了力基准机稳定性、准确性和工作效率的高低。下面主要对于传统静重式力基准机较常见的两种砝码加(卸)载的方法进行分析。(1)连带加(

5、卸)载砝码的方法。连带加(卸)载砝码的方法主要就是在两个砝码之间增加一个机械连接器，并且该连接器利用机械自锁结构可以保证在工作时砝码之间的稳定，在需要更改砝码组合时，该机械结构可以方便地从砝码上拆卸。如图2．3，不工作时，砝码的重力由其两端的“支撑爪"支撑。工作之前须将需要的砝码之间用连接器连接起来，工作时，移动横梁上升，同时需进行加载的砝码两端的“支撑爪’’移开，最顶层的砝码的重力加载到中心吊杆的小托盘上，通过吊挂将重力加载到被测传感器上，通过机械连接器，可以将之前连接好的砝码的重力一起加载到被测传感器上。从该

6、种砝码加(卸)载方法的结构和工作过程可以看出来，虽然此方法结构简单，操作方便，但是在工作时加(卸)载的顺序不可以更改，必须从上层砝码向下层砝码逐级加载，并且砝码组合的种类较少，灵活性差，并且之前砝码组合时需要手动操作完成连接工作，工作效率较低。力基准机独立连续加码方法及装置的研究图2．3力基准机连带加码的结构简图Fig．2．3Thes仃uctIl托diagramofconnectionloadingweights011theprilnaryforcestandardmachine(2)机械拉杆加(卸)砝码的方法。

7、机械拉杆加(卸)砝码的方法是利用砝码两边的机械拉杆实现对砝码的提升与下降，从而完成砝码的加(卸)载过程。如图2．4，不工作时，砝码的重力由其两端的“支撑爪"支撑。当开始工作时，移动横梁上升使得吊挂和被测传感器接触，需要加载的砝码两端的提升拉杆在液压设备(一般情况下)的提升下带动砝码脱离“支撑爪"，然后相应砝码的“支撑爪’’转开，最后提升拉杆带动相应的砝码下降直至砝码的重力由中心吊杆的小托盘承受。这样也就将砝码的重力转化到了中心吊杆上了，其后面得测量原理与传统静重式力基准机的测量原理相同。卸载的过程与加载相反。8西

8、华大学硕士学位论文吊挂图2．4力基准机机械拉杆加码的结构简图Fig．2．4ThestructurediagramofmechanicalleverloadingweightsOHtheprimaryforcestandardmachine图2．5，是先期改造的1MN力基准机，这个力基准机就是采用机械拉杆的加码方法。这种加(卸)载砝码的方法是现在大多数静重式力基准机的砝码加