臥式拉力試驗機校準裝置的改進

　　臥式拉力試驗機的拉力方向為水平方向，目前采用鋼絲繩連接和反力架結構這兩種校準方法，在校準過程中發現以下3個問題:
 

　　1.校準裝置不能保證試驗機加力軸線與標準拉力傳感器的受力軸線重合，產生同軸度誤差。
 

　　2.使用反力架結構的校準裝置，由于沒有平面支撐的平臺，標準壓力傳感器不容易安放。
 

　　.鋼絲繩連接的校準裝置連接頭制作不規范和破斷力估計不夠，易造成破斷，存在安全隱患。
 

　　本文介紹改進了的臥式拉力試驗機校準裝置，此種裝置采取合理的輔助設備，能很好地解決以上發現的問題。
 

　　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
 

　　鋼絲繩鏈接校準方法是采用單根鋼絲繩，用連接頭串聯標準傳感器和臥式拉力試驗機負載傳感器進行力值校準的方法。這種校準方法等同于模擬產品檢測，是校準示值直接有效的一種方法。但是，標準拉力傳感器、鋼絲繩、試驗機的接頭部位在鏈接時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算如下:
 

　　式中:Δ——同軸度引起的相對示值誤差；e——同軸度，mm；L——臥式拉力試驗機兩拉頭間的距離。
 

　　假設鋼絲繩連接到傳感器中心距離為1000mm，同軸度為(0.1～2)mm，經計算所產生的相對示值誤差為0.0016%～0.66%。
 

　　圖1
 

　　2.合理選用接頭消除同軸度誤差
 

　　試驗機和標準拉力傳感器兩端使用環鉸聯接件，也可用銷式接頭。使用銷式接頭時，由于不同載荷采用不同直徑鋼絲繩，在連接部位會留有一定的空隙，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，當連接部位左右空隙大于0.5mm時，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，繩圈內加入鋼制襯墊以提高鋼絲繩的耐磨度和破斷力。當鋼絲繩端部固定采用繩卡時，繩卡應與繩徑匹配，其數量不得少于3個，間距6～7倍的鋼絲繩直徑，繩卡滑鞍放在受力繩的一側，不能正反交錯設置，繩頭距后一繩卡的長度不小于14d，用繩卡連接時的安全要求應符合GB5976-2006《鋼絲繩夾》。
 

　　圖2
 

　　二、鋼絲繩破斷力的估算
 

　　鋼絲繩的型號參照國家標準GB8918-2006《重要用途鋼絲繩》，可選用抗拉強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——鋼絲繩公稱抗拉強度，MPa；K′——某一結構鋼絲繩小破斷拉力系數。
 

　　例如:校準100kN臥式試驗機，選用6×9W+FC纖維芯鋼絲繩，d=13mm，鋼絲繩公稱抗拉強度為1870MPa，K′=0.332，小破斷拉力為104.0kN。各種規格臥式拉力試驗機選用不同直徑的6×9W+FC纖維芯鋼絲繩的公稱抗拉強度，如表1所示。
 

　　表1試驗中的相關技術指標
 

　　三、標準傳感器的調位和支撐
 

　　1.反力架制作
 

　　反力架結構校準方法是通過反力架將拉力改變為壓力進行示值校準的一種方法。反力架主要由上橫梁、立柱、底座、螺帽等組成。上梁、底座采用高強度精密鑄鋼，經機械加工，保證平行度、整機剛性及長期使用的穩定性。四立柱采用45#優質碳鋼，粗加工后調質處理，再精加工成型。
 

　　2.反力架調位和支撐輔助裝置
 

　　使用反力架校準時，加載力的作用線與拉力傳感器的受力軸線不重合會出現示值誤差和四立柱受力不均衡產生扭力，所以在采用反力架時還要支撐和調位裝置輔助完成校準。
 

　　圖3
 

　　傳感器升降架由柔性繩索和調線裝置組成。柔性繩索用于支撐傳感器。調線裝置用于收放柔性繩索的長短調整傳感器的中心位置。滑動支架由支架和半截鋼珠軸承組成，支架固定在主動架上，當主動架移動時，滑動支架支撐主動架在鋼柱上作水平移動。
 

　　臥式試驗機的主動拉頭和反力架的主動架連接頭連接，被動拉頭和反力架的被動架連接頭連接，主動架的滑動支架放置到被動架的下鋼柱上。吊桿置于臥式試驗機的框架上，吊桿和吊環用柔性繩索連接，通過吊桿上的調線裝置調節被動架到水平位置。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被置于反力架兩柱垂直中心面上，再通過調線裝置收放鋼絲繩長度，移動傳感器中心軸線的水平位置。
 

　　四、結束語
 

　　使用上述方法，可解決不同量程的臥式試驗機的在線校準，通過卡位和位置調節，保證加載力的作用線與拉力傳感器的受力軸線重合，確保示值校準準確，避免鋼絲繩斷裂和安裝偏心存在安全隱患。