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臥式拉力試驗(yàn)機(jī)校準(zhǔn)裝置的改進(jìn)
臥式拉力試驗(yàn)機(jī)的拉力方向?yàn)樗椒较?，目前采用鋼絲繩連接和反力架結(jié)構(gòu)這兩種校準(zhǔn)方法，在校準(zhǔn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)以下3個(gè)問(wèn)題:
1.校準(zhǔn)裝置不能保證試驗(yàn)機(jī)加力軸線與標(biāo)準(zhǔn)拉力傳感器的受力軸線重合，產(chǎn)生同軸度誤差。
2.使用反力架結(jié)構(gòu)的校準(zhǔn)裝置，由于沒(méi)有平面支撐的平臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器不容易安放。
.鋼絲繩連接的校準(zhǔn)裝置連接頭制作不規(guī)范和破斷力估計(jì)不夠，易造成破斷，存在安全隱患。
本文介紹改進(jìn)了的臥式拉力試驗(yàn)機(jī)校準(zhǔn)裝置，此種裝置采取合理的輔助設(shè)備，能很好地解決以上發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。
一、消除裝置引入的示值誤差
1.加力軸線與受力軸線不重合的原因和誤差分析
鋼絲繩鏈接校準(zhǔn)方法是采用單根鋼絲繩，用連接頭串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)傳感器和臥式拉力試驗(yàn)機(jī)負(fù)載傳感器進(jìn)行力值校準(zhǔn)的方法。這種校準(zhǔn)方法等同于模擬產(chǎn)品檢測(cè)，是校準(zhǔn)示值直接有效的一種方法。但是，標(biāo)準(zhǔn)拉力傳感器、鋼絲繩、試驗(yàn)機(jī)的接頭部位在鏈接時(shí)存在間隙引起拉力或壓力傳感器位置的偏移，位置的偏移產(chǎn)生加力軸線與受力軸線的同軸度誤差，同軸度誤差引起的示值誤差計(jì)算如下:
式中:Δ——同軸度引起的相對(duì)示值誤差；e——同軸度，mm；L——臥式拉力試驗(yàn)機(jī)兩拉頭間的距離。
假設(shè)鋼絲繩連接到傳感器中心距離為1000mm，同軸度為(0.1～2)mm，經(jīng)計(jì)算所產(chǎn)生的相對(duì)示值誤差為0.0016%～0.66%。
圖1
2.合理選用接頭消除同軸度誤差
試驗(yàn)機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)拉力傳感器兩端使用環(huán)鉸聯(lián)接件，也可用銷式接頭。使用銷式接頭時(shí)，由于不同載荷采用不同直徑鋼絲繩，在連接部位會(huì)留有一定的空隙，為防止鋼絲繩接頭在銷式接頭上位移，使用卡位插銷定位消除裝置引入的同軸度。限位插銷由錐形插塊和連接桿組成，當(dāng)連接部位左右空隙大于0.5mm時(shí)，在接頭空隙部位插入限位卡頭以限制鋼絲繩接頭的左右位移。
鋼絲繩端部直接用繩卡固定，繩圈內(nèi)加入鋼制襯墊以提高鋼絲繩的耐磨度和破斷力。當(dāng)鋼絲繩端部固定采用繩卡時(shí)，繩卡應(yīng)與繩徑匹配，其數(shù)量不得少于3個(gè)，間距6～7倍的鋼絲繩直徑，繩卡滑鞍放在受力繩的一側(cè)，不能正反交錯(cuò)設(shè)置，繩頭距后一繩卡的長(zhǎng)度不小于14d，用繩卡連接時(shí)的安全要求應(yīng)符合GB5976-2006《鋼絲繩夾》。
圖2
二、鋼絲繩破斷力的估算
鋼絲繩的型號(hào)參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB8918-2006《重要用途鋼絲繩》，可選用抗拉強(qiáng)度高而且柔性好的纖維芯鋼絲繩。
鋼絲繩的破斷拉力:
式中:F0——鋼絲繩小破斷拉力，kN；d——鋼絲繩公稱直徑，mm；R0——鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度，MPa；K′——某一結(jié)構(gòu)鋼絲繩小破斷拉力系數(shù)。
例如:校準(zhǔn)100kN臥式試驗(yàn)機(jī)，選用6×9W+FC纖維芯鋼絲繩，d=13mm，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度為1870MPa，K′=0.332，小破斷拉力為104.0kN。各種規(guī)格臥式拉力試驗(yàn)機(jī)選用不同直徑的6×9W+FC纖維芯鋼絲繩的公稱抗拉強(qiáng)度，如表1所示。
表1試驗(yàn)中的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)
三、標(biāo)準(zhǔn)傳感器的調(diào)位和支撐
1.反力架制作
反力架結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)方法是通過(guò)反力架將拉力改變?yōu)閴毫M(jìn)行示值校準(zhǔn)的一種方法。反力架主要由上橫梁、立柱、底座、螺帽等組成。上梁、底座采用高強(qiáng)度精密鑄鋼，經(jīng)機(jī)械加工，保證平行度、整機(jī)剛性及長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性。四立柱采用45#優(yōu)質(zhì)碳鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)處理，再精加工成型。
2.反力架調(diào)位和支撐輔助裝置
使用反力架校準(zhǔn)時(shí)，加載力的作用線與拉力傳感器的受力軸線不重合會(huì)出現(xiàn)示值誤差和四立柱受力不均衡產(chǎn)生扭力，所以在采用反力架時(shí)還要支撐和調(diào)位裝置輔助完成校準(zhǔn)。
圖3
傳感器升降架由柔性繩索和調(diào)線裝置組成。柔性繩索用于支撐傳感器。調(diào)線裝置用于收放柔性繩索的長(zhǎng)短調(diào)整傳感器的中心位置?；瑒?dòng)支架由支架和半截鋼珠軸承組成，支架固定在主動(dòng)架上，當(dāng)主動(dòng)架移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)支架支撐主動(dòng)架在鋼柱上作水平移動(dòng)。
臥式試驗(yàn)機(jī)的主動(dòng)拉頭和反力架的主動(dòng)架連接頭連接，被動(dòng)拉頭和反力架的被動(dòng)架連接頭連接，主動(dòng)架的滑動(dòng)支架放置到被動(dòng)架的下鋼柱上。吊桿置于臥式試驗(yàn)機(jī)的框架上，吊桿和吊環(huán)用柔性繩索連接，通過(guò)吊桿上的調(diào)線裝置調(diào)節(jié)被動(dòng)架到水平位置。傳感器放在柔性繩索上，在重力的作用下傳感器中心軸線會(huì)被置于反力架兩柱垂直中心面上，再通過(guò)調(diào)線裝置收放鋼絲繩長(zhǎng)度，移動(dòng)傳感器中心軸線的水平位置。
四、結(jié)束語(yǔ)
使用上述方法，可解決不同量程的臥式試驗(yàn)機(jī)的在線校準(zhǔn)，通過(guò)卡位和位置調(diào)節(jié)，保證加載力的作用線與拉力傳感器的受力軸線重合，確保示值校準(zhǔn)準(zhǔn)確，避免鋼絲繩斷裂和安裝偏心存在安全隱患。