一種管形測力計檢定裝置的研制

董延庭　姚文峰　杜成功

摘 要：管形測力計的檢定是力學計量重要的內容之一，因其結構和功能特點，檢定方法也相對簡單，因此，缺少專用的檢測設備。但是，對大量程管形測力計的檢定，因涉及大的標準載荷，實際操作往往會比較困難，既費時、費力又不安全。針對此問題，研制了一種由主體框架、手拉葫蘆和特制承載架等組成的裝置，基本滿足現有各種量程管形測力計的檢定需要。

關鍵詞：管形測力計；檢定；裝置

中圖分類號：TB93 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）20-0026-02

Abstract： The verification of tube-shaped dynamometer is one of the important contents of mechanical measurement. Due to its structure and function， the verification method is relatively simple； therefore， there is a lack of special testing equipment. However， as to the verification of large-range tube-shaped dynamometers， which involve large-scale standard load， the actual operation will be more difficult， time-consuming， laborious and unsafe. In order to solve this problem， we developed a device composed of main frame， hand-pull hoist and special load-carrying frame， which meets the needs of verification of tube-shaped dynamometers of various existing measuring ranges.

Keywords： tube-shaped dynamometer； verification； device

前言

管形測力計，是一種利用金屬的彈性制成并標有刻度、用以測量力值的儀器，因其外形為管狀，故被稱為管形（型）測力計。管形測力計可以測量拉力和重力，被廣泛應用于工業、教學及電子機械加工制造等行業。在計量領域力學專業中，對管形測力計的計量檢定是一項重要內容。按照《JJG455-2000工作測力儀檢定規程》要求，對測力計（儀）的檢定，可按其規格型號分別選用相應量程的標準測力砝碼、標準測力儀等。正由于管形測力計結構單一，檢定方法也頗為簡單，耗時較短，操作起來也十分容易，因此，很少有人關注它的檢定問題，也很少有成套、成型的檢定設備、儀器面世。然而，隨著管形測力計應用廣泛帶來的計量任務加大，以及其種類、型號的不斷更新，使得在大量的對管形測力計開展計量檢定的實踐中，發現了其中存在不少的現實難題，急需具有針對性的管形測力計檢定裝置。

1 管形測力計常用檢定方法和存在的問題

管形測力計檢定一般采用兩種方法，一種是吊掛標準砝碼（M1級及以上等級），另一種是利用標準測力儀。其中，吊掛砝碼法最為常用，即用手提起或將測力計掛在某個位置上，測力計下端連接增陀掛盤，將圓形開口砝碼疊加放置在增陀掛盤上即可。利用標準測力儀檢定，則是將力傳感器連接在測力計下端，用外力拉動力傳感器帶動管形測力計伸展開來，沿與測力計軸心同向拉動，一般采用與試驗機配合，將檢定點的刻度數與標準測力儀顯示器的數值相比較，來完成檢定任務。

目前，現有管形測力計的規格型號一般從10N至1000N甚至更大，此外，有些管形測力計的單位顯示為kg，也分1kg至100kg以上規格。在具體檢定操作中，對于200N（或20kg）及以下規格的管形測力計，利用增陀掛盤加砝碼的方法檢定比較合適。使用砝碼檢定，優點是簡捷、快速。但是，當對量程較大的管形測力計檢定時，如對于200N（或20kg）以上量程的管形測力計，則涉及管形測力計頂端的懸掛牢靠性、增陀掛盤能否滿足承載大負荷的要求，以及人員搬動大型砝碼涉及的安全等問題，此時，利用標準測力儀則比較合適。但是，如果采用串聯力傳感器的方法檢定較大量程的管形測力計，需要非常大的拉力，是人力無法完成的，需要機械設備如試驗機的配合。一臺試驗機造價昂貴，單純用來檢管形測力計，檢定成本昂貴，是不合算的。

由以上分析可知，管形測力計的兩種檢定方法各有優缺點，但二者不可兼得。這就造成了在實際工作中，一些大規格管形測力計因無法完成必檢點位的測試，一些計量人員也因此在開具證書時會編造部分數據，從而嚴重影響了計量應有的準確性、權威性。因此，急需要一種造價低廉、操作簡單、省力而又穩固的設備，來滿足各型號規格管形測力計的檢定需要。

2 管形測力計檢定裝置的基本結構與組成

針對以上管形測力計檢定中存在的難題，以方便、實用為原則，現設計并研制了一種由主體框架、手拉葫蘆、大負荷承載架、增陀掛盤等構建的檢定裝置，其結構穩定、牢固，操作簡單、省力又安全。經大量試驗，該裝置能夠輕松地完成各型號管形測力計的檢定工作。裝置整體示意圖如圖1所示。

2.1 主體框架

主體框架作用是提供穩定牢固、操作舒適的檢測平臺，材質均為不銹鋼管。其中，垂直豎立的共有四根圓柱，柱高為2米，頂部有三根鋼管以水平方向與立柱連接，左右兩側的立柱也各有兩根鋼管水平固定。正面圖中左右立柱之間距離為1.5米，每端的兩根立柱之間寬為0.5米。各鋼管尺寸的設置，以方便人員操作、并考慮人員舒適度的條件下確立。

2.2 手拉葫蘆

手拉葫蘆，是一種使用簡單、攜帶方便的手動起重機械，可以代替人力輕易地拉起和放下重物。本裝置共使用兩件手拉葫蘆，分別用于吊掛大小不同型號的管形測力計。兩件手拉葫蘆固定在主體框架上端、位于中間位置的那一根鋼管上，相隔0.5米左右。

2.3 大負荷承載架和增陀掛盤

增陀掛盤可以懸掛一定數量的開口砝碼，用于檢定一般規格的管形測力計。但是，對于大量程測力計，因需要相應質量較大的砝碼，這類砝碼并不是開口的類型，無法放置在增陀掛盤上，其重量也是增陀掛盤無法承受的，而市面上無專業的增陀掛盤代替物可用。為此，加工了大負荷承載架，其為鋼制、長方體結構，類似貨架，共分四層，每層三面有圍欄以防止砝碼滑落，每層面承受60kg的載荷而不變形。大負荷承載架頂端中心位置焊有圓環，可以與管形測力計的掛鉤相連接。

2.4 砝碼

使用本裝置檢定管形測力計，核心部件是標準砝碼。圖1中的大砝碼，一般指不小于10kg（或100N）的M1級標準砝碼，開口砝碼一般指圓形1N、2N、5N、10N、20N等規格的M1級標準砝碼。

3 裝置的工作原理和使用方法

按照《JJG455-2000工作測力儀檢定規程》要求，本裝置采用的是吊掛標準砝碼進行檢定的辦法。具體地講，就是對于一件管形測力計，一般要檢量程20%、40%、60%、80%、100%共5個點的值，這就需要懸掛對應于該點同等力值的砝碼。對于質量較大、在增陀掛盤上無法放置和承載的標準砝碼，可將這類砝碼放于特制的大負荷承載架內，利用手拉葫蘆連接管形測力計，管形測力計再連接承載架，利用手拉葫蘆將其吊起，待穩定后，采用對比法，在減去已知大負荷承載架的重力值后，獲得對應檢定點的實際力值。

使用本裝置時，首先應根據被檢管形測力計的規格型號選擇使用增陀掛盤或大負荷承載架。對于200N及以下型號的管形測力計，先把管形測力計吊掛在手拉葫蘆下，并在下端勾起增陀掛盤，采用增陀掛盤放置圓形開口砝碼的方法進行檢定。對于200N以上型號的的管形測力計，首先逆時針拽動手拉鏈條，使得一端連接手拉葫蘆的測力計下降，將其底部掛鉤與放置在地上的大負荷承載架連接。按規程要求，把一定數量的100N、10kg或20kg等規格M1級砝碼放于大負荷承載架內，然后順時針拽動手拉葫蘆的手動鏈條，使承載架脫離地面，待穩定后，對砝碼總重力值與測力計刻度值的作比對（減去負荷承載架自重），對要檢定的若干個點依次重復以上操作，完成檢定任務。

4 結束語

綜上所述，管形測力計檢定裝置的設計并不復雜，以簡單實用、省時省力和追求安全操作為目標，雖無過高的技術含量，但是，實用性強，有著實際的存在價值。而且，經過大量的實際運用，該裝置完全符合工作測力儀檢定規程的要求，基本滿足了常規管形測力計檢定的需要，且具有操作方便、穩定牢固、數據可靠、造價低廉等優點。當然，此檢定裝置還存有不足，有待于進一步試驗和改進。盡管如此，它仍不失為力學計量標準儀器領域里一個有益的探索，也必將為廣大的計量科研工作者提供一定的參考，在科研、生產一線得到廣泛而實際的應用，為企事業單位的發展提供可靠的技術保障。

參考文獻：

[1]楊小敏，李俊.利用電子萬能試驗機控制程序檢定-校準管形測力計[J].廣船科技，2015，135（6）：33-35.

[2]黃炯力.一種全自動智能工作測力儀檢定裝置的研制[J].中國計量，2016（09）：68-70.

[3]黃炯力，史哲，曹進.多功能工作測力儀檢定裝置的探索[J].機電設備，2016（02）：12-15.

[4]陳寶有，等.萬能力學試驗機的檢定方法改進[J].中國科技縱橫，2016（15）：48-49.

[5]JJG455-2000.工作測力儀[S].北京：中國計量出版社，2000.

[6]馬恒儒.力學計量上冊[M].北京：原子能出版社，2002：155-163.

[7]本書編委會.最新起重機械設計、制造、安裝調試、維護新工藝、新技術與常用數據及質量檢驗標準實用手冊[M].廣州：廣州音像出版社，2004：1598-1613.