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試驗(yàn)機(jī)規(guī)格、檔位、量程對照表
規(guī)格
分檔 100kN 300kN 600kN 1000kN
三檔4-* 4-100kN 12-300 kN 24-600 kN 40-1000 kN
四檔2-* 2-100 kN 6-300 kN 12-600 kN 20-1000 kN
五檔1-* 1-100 kN 3-300 kN 6-600 kN 10-1000 kN
六檔0.4-* 0.4-100 kN 1.2-300 kN 2.4-600 kN 4--1000 kN
由上表可知某種規(guī)格已確定的機(jī)型,其分檔越多,量程范圍越大,顯然,僅就這一指標(biāo)而言,用戶的希望一定是:檔位越多越好!
然而,天上不會掉下餡餅,的更優(yōu)異性能一定需要付出更高代價(jià)的。回顧經(jīng)典機(jī)型動擺式試驗(yàn)機(jī),在其度盤中清一色設(shè)置的是三檔,何以不設(shè)為四擋呢?因?yàn)閷τ谶@一款純機(jī)械式的產(chǎn)品而言,影響其精度的摩擦力除了上篇文章中談到fH和fk外,還有動擺機(jī)構(gòu)內(nèi)部數(shù)十個(gè)零部件相對運(yùn)動(既有滑動,也有轉(zhuǎn)動)帶來的綜合摩擦力fD,影響精度的不利因素比電測機(jī)型更多,因此,三檔對動擺機(jī)來說是性能和成本的*平衡;做成四檔未嘗做不到,但需要反復(fù)調(diào)試、修整,量產(chǎn)有困難;五檔幾乎不可能。隨著傳感器和微電子技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)用在試驗(yàn)機(jī)上的電測系統(tǒng)在性能和成本上已超越或接近于動擺測力系統(tǒng),動擺機(jī)在機(jī)舞臺上已逐漸從主角的位置上退了下來。使用傳感器電測系統(tǒng),由于可以排除摩擦力fD的有害影響,可以比較容易地比動擺機(jī)擴(kuò)展一檔,達(dá)到量產(chǎn)四檔機(jī)的水準(zhǔn);通過選用工藝更精良的機(jī)械主體、更精密的傳感器和放大板,也可以不太困難的做到五檔機(jī)的水準(zhǔn),但是,六檔機(jī),仍然是一個(gè)困難的目標(biāo)。
難在何處?我們以600kN級試驗(yàn)機(jī)為例,從機(jī)械和微電子兩個(gè)方面來作一分析。首先,6檔的低端的0.4%FS,,也就是在 600×0.4%=2.4kN這一點(diǎn)上要求測力誤差不大于±1%,即,誤差值小于2.4kN×1%=24N≈2.4公斤。即使其它可能影響示值精度的因素都被忽略(假設(shè)這量程60000公斤的傳感器在2.4公斤時(shí)仍然線性,假設(shè)2.4公斤時(shí)傳感器輸出的微弱信號放大電路進(jìn)行大倍率放大時(shí)仍然沒有失真),這區(qū)區(qū)2.4公斤相對于自重近三噸的試驗(yàn)機(jī)主體來說仍然是太小了。前文談過帶來誤差的摩擦力fk,這個(gè)fk實(shí)際上是兩個(gè)接觸面上產(chǎn)生的摩擦力的合力,即上橫梁與襯套間摩擦力fk1和襯套與升降絲桿間的摩擦力fk2。由于在調(diào)整試驗(yàn)空間時(shí),絲桿是轉(zhuǎn)動的,所以襯套與絲桿間相對位置以及橫梁與襯套間相對位置都在變化,使fk1和fk2都在變化中。更為糟糕的是,由于目前絕大多數(shù)的機(jī)主機(jī)在活塞與臺板之間都在采用球面支桿連接(球面支桿連接的好外是:①當(dāng)裝配過程中上下鉗口中心線與活塞中心線有微量不重合時(shí);②當(dāng)試樣外形不夠規(guī)則導(dǎo)致夾緊時(shí)試樣受到扭力時(shí),球面支桿在受力后能自動調(diào)整受力框架使之微量傾斜,改善試樣受力情況,達(dá)到簡化和改善試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)過程中工藝要求的目的。然而這種傾斜使得上橫梁會壓迫到襯套及絲桿),球面支桿起自動調(diào)整作用時(shí),框架傾斜目前無法測量,導(dǎo)致上橫梁對襯套、絲桿的正壓力無法計(jì)量,所以fk是不可預(yù)計(jì)和控制的。當(dāng)然,對于特定試樣和特定試驗(yàn)空間,其fk大致不變,可以通過調(diào)整軟件中的設(shè)置來消除影響,然而,當(dāng)換了試樣,改變試驗(yàn)空間高度后,fk變化了,會使精度發(fā)生變化,所以,這樣做未免是自欺欺人。那么,機(jī)械方面的誤差因素沒辦法克服嗎?也不是。北方某試驗(yàn)機(jī)廠曾少量生產(chǎn)一種機(jī)主機(jī),該機(jī)不采用球座結(jié)構(gòu),活塞和受力框架間*剛性連接,用加工精度和整體剛度的大冗余量來保證各受力線重合;上橫梁固定在立柱頂端,與絲桿不接觸;絲桿固定于底座上不轉(zhuǎn)動,靠內(nèi)置于移動橫梁中的蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動橫梁升降。由此可知,只有使用類似結(jié)構(gòu)的機(jī)械主體,方有可能zui大程度地消除fk的有害影響,在機(jī)械方面達(dá)到六檔機(jī)的可能。由于這一類型的主機(jī)加工要求嚴(yán)苛,所以不僅價(jià)格倍于鏈傳動球座聯(lián)結(jié)式主體,產(chǎn)量也很少。
除了機(jī)械部分,在微電子主面還要求:①由于六檔機(jī)的低端已非常接近于傳感器零位,所以傳感器本身的噪音和零位漂移都必須非常小 ②放大電路自身噪音也要很小,信噪比要高,放大倍數(shù)要恒定 ③以可靠的接地來保證系統(tǒng)零電位一致,要專業(yè)電源,過濾電網(wǎng)中固有的脈動和涌動。
所以,一臺真正意義上的具備六檔量程的試驗(yàn)機(jī),即使外形粗鄙不堪,它仍然是一件藝術(shù)品。它配備*的傳感器和放大器,電路中每個(gè)元件都經(jīng)過篩遠(yuǎn);需要精良的加工設(shè)備來制作它的每一個(gè)零件;更重要的是需要一支嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)的技師隊(duì)伍來操作生產(chǎn)設(shè)備、來組裝、調(diào)試、檢驗(yàn)并經(jīng)過反復(fù)的老化考核。做得到所有這些的企業(yè)是值得尊敬的。然而,它仍然是一件藝術(shù)品,它象征的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)用的意義,因?yàn)樯鲜龅谋匾獥l件都是昂貴的。在工業(yè)生產(chǎn)中,只有量產(chǎn)的,才是廉價(jià)的。奧迪也算好車了吧?價(jià)格和傳說中手工制造的勞斯萊斯比起來又怎樣呢?
如果你要面對多種試驗(yàn)對象,需要大量程范圍的試驗(yàn)機(jī),原來您準(zhǔn)備選擇六檔的600kN試驗(yàn)機(jī),那么,我建議您買一臺四檔的1000kN液壓和四檔50kN電子。兩臺機(jī)子可以毫不勉強(qiáng)地保證您做1kN~1000kN之間的試驗(yàn),并且在20kN~50kN區(qū)間的試驗(yàn)兩臺機(jī)子都能完成。其1kN~1000kN的量程范圍,當(dāng)然遠(yuǎn)超六檔600kN的2.4-600kN量程范圍。這兩個(gè)機(jī)型都是量產(chǎn)的,價(jià)格適中,而且其性能指標(biāo)相對于國內(nèi)生產(chǎn)水平來說*可以達(dá)到,只要是正規(guī)廠家生產(chǎn),相信質(zhì)量都是有保證的,可以放心使用,而且維護(hù)的費(fèi)用低廉。或許您會說原來某廠家的6檔機(jī),只比4檔的稍貴一點(diǎn),這樣買2臺設(shè)備花了我2倍的錢――我猜某廠家的老總一定是您的至交好友,恭喜您買到了便宜,事后別忘了請他吃飯。事實(shí)上,且不說日后維護(hù)保養(yǎng)的費(fèi)用,僅就售價(jià)而言,一臺真正的六檔機(jī)的價(jià)格一定會超出2臺四檔機(jī)價(jià)格之和。
支持我們不選擇分檔過多的試驗(yàn)機(jī)的另一個(gè)理由是,生產(chǎn)廠家為了在低端不超差,有可能犧牲中的精度。說白了就是某臺機(jī)子如果按四檔出廠,那么整個(gè)量程內(nèi)誤差都可控制在同方向的0.5%以內(nèi),而如果要調(diào)試五檔或六檔,為了使低端不超,通過調(diào)整軟件中的參數(shù)設(shè)置,把精度曲線勉強(qiáng)塞進(jìn)±1%的框框內(nèi),這時(shí)可能低端誤差-0.9%,誤差+0.9%。雖然就指標(biāo)而言是不超差的,但其實(shí)性能是打折了。
zui后,以本省計(jì)量力學(xué)業(yè)內(nèi)一位專家的意見來小結(jié)這次討論吧。我曾就一些廠家在資料上提出的六檔量程的提法咨詢過他。他認(rèn)為這只是一種噱頭罷了:“除非用戶事先提出并支付額外檢定費(fèi)用,我們都是按照三檔,zui多四檔量程來檢,檢過以后的數(shù)據(jù)才是被承認(rèn)的。再說了,誰會買個(gè)大磅秤去稱個(gè)雞蛋呢?”
以上技術(shù)文章是我通過一位專家多年來的終結(jié),在根據(jù)實(shí)際情況編寫的關(guān)于試驗(yàn)機(jī)的原理,希望更多購買設(shè)備的用戶更多的了解試驗(yàn)機(jī),以免碰一些沒有實(shí)力的廠家。
上一篇:溫度儀表測量的基本概念
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2025第十一屆中國國際機(jī)電產(chǎn)品交易會 暨先進(jìn)制造業(yè)博覽會
展會城市:合肥市展會時(shí)間:2025-09-20