機(jī)械天平故障處理研究

機(jī)械天平的使用主要集中在一些對數(shù)據(jù)精度要求較高的領(lǐng)域，例如科研機(jī)構(gòu)、高等院校。以上海天平儀器廠生產(chǎn)的TG328A光學(xué)分析天平為例，這款天平采用全機(jī)械加碼，配以專業(yè)的光學(xué)投影結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒎Q重的計量精確到0.1 - 10mg，因此在許多醫(yī)療研究機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室中也仍然有非常廣泛的應(yīng)用。

1 機(jī)械天平常見故障問題與維修

1.1 橫梁不等臂故障維修

在機(jī)械天平使用檢修的有關(guān)規(guī)定中，衡器橫梁不等臂偏差故障屬于較為常見的一大問題，這也屬于機(jī)械零件典型故障問題之一。通常來講具有避震功能的微分標(biāo)尺衡器在進(jìn)行第一次檢定時，不等臂的偏差不應(yīng)當(dāng)超過3刻度線，第一次檢定后不等臂的偏差不應(yīng)當(dāng)超過9刻度線，這樣的不等臂屬于能夠正常使用的，刻度超出規(guī)定范圍的將會影響機(jī)械天平使用的穩(wěn)定性與計量準(zhǔn)確性。導(dǎo)致不等臂出現(xiàn)測量偏差的主要原因通常是與機(jī)械天平的負(fù)載有關(guān)，重力影響下，負(fù)載越大，那么不等臂也就產(chǎn)生越大的偏差。除此之外環(huán)境溫度的變化、不等臂安裝螺絲的松緊等都會導(dǎo)致不等臂產(chǎn)生偏差。

因此在對不等臂偏差故障進(jìn)行維修前首先需要保證衡器室處于恒溫環(huán)境，防止機(jī)械天平使用過程中頻繁受到溫度變化的不良影響，防止熱脹冷縮導(dǎo)致的不等臂偏差。對于已經(jīng)發(fā)生偏差的不等臂應(yīng)當(dāng)通過調(diào)整兩端刀盒與中刀的距離來縮小不等臂間的偏差。對于已經(jīng)嚴(yán)重?zé)崦浝淇s的應(yīng)當(dāng)更換新的不等臂，對于螺絲過松的應(yīng)當(dāng)更換新螺絲并調(diào)緊。

1.2帶針跳針故障維修

在衡器開啟的狀態(tài)下，通常指針向著一個方向傾斜并略微擺動的情況可以稱作帶針，指針指向其他點(diǎn)不斷跳動則稱為跳針，帶針與跳針都屬于機(jī)械天平常見零部件故障。

導(dǎo)致帶針故障的成因很多，例如兩側(cè)刀縫偏移，中、邊刀縫失衡等，在雙盤結(jié)構(gòu)天平中，兩邊托盤高度不一也容易導(dǎo)致帶針問題。而跳針問題則主要是由于中、邊刀縫的前后寬度不一致，對跳針故障進(jìn)行檢驗(yàn)可以先拆下吊耳與秤盤，緩慢開啟關(guān)閉衡器兩次，檢查中刀刃是否出現(xiàn)一前一后離開或接觸刀承的問題，若出現(xiàn)這種現(xiàn)象則為跳針故障成因。

對帶針問題的調(diào)修主要通過提升橫梁支點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)，使中刀縫超過邊刀即可。維修前可以先拆下托盤，觀察是否仍然有帶針現(xiàn)象，若取下托盤就不再帶針那么應(yīng)當(dāng)調(diào)整托盤螺桿使托盤和秤盤接觸，優(yōu)化受力結(jié)構(gòu)。在檢查過程中也要注意吊耳與橫梁等構(gòu)件的質(zhì)量，若存在受潮則可以通過使用酒精擦拭的方式進(jìn)行清潔。除此之外也應(yīng)當(dāng)檢查橫梁兩端與底板的高度是否保持一致，高度差異也是導(dǎo)致帶針的主要原因，可以通過調(diào)節(jié)大小托翼間緊固螺釘?shù)姆绞秸{(diào)節(jié)。對于跳針問題則可以通過調(diào)節(jié)高低定位螺釘?shù)姆绞奖ＷC中刀縫前后位置一致，并再次緩慢開啟閉合衡器檢查刀刃與邊刀承的接觸狀況，調(diào)整邊刀的支力點(diǎn)高度，使兩端邊刀縫的寬度一致即可解決跳針問題。

1.3天平靈敏性故障維修

靈敏性指的是機(jī)械天平在對不同物品進(jìn)行承重時反應(yīng)的速度和準(zhǔn)確率，天平分度的靈敏性與單位質(zhì)量有很大關(guān)系，兩者的關(guān)系成反比，即分度指針的移動距離越大，天平的靈敏性越低，反之則越大。在空載和全載狀態(tài)下呈現(xiàn)出的靈敏度存在較大差異，因此需要經(jīng)常測量天平的靈敏性并對故障問題進(jìn)行維修。機(jī)械天平在稱量過程中線位移和角位移都在不斷發(fā)生變化，一旦這種變化超出機(jī)械天平額定精確范圍就容易導(dǎo)致天平的靈敏性發(fā)生故障，因此對天平靈敏性的故障維修主要從調(diào)節(jié)線位移和角位移的位置人手。若天平長時間處于陰暗潮濕的環(huán)境中，其內(nèi)在部件就會出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)而影響其靈敏性能。這時，對天平進(jìn)行干燥處理，就可徹底解決。

在維修時首先應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)機(jī)械天平的重心，通過緩慢調(diào)高或下降重心的方式來糾正當(dāng)前機(jī)械天平的線位移與角位移，使機(jī)械天平的稱重計量恢復(fù)靈敏。而刀子和刀承在安裝時的不規(guī)范操作與零件安裝不緊實(shí)等問題也是導(dǎo)致天平靈敏度下降的主要原因之一，對此應(yīng)當(dāng)重新檢查天平組裝的各個零部件與構(gòu)件，確認(rèn)每一次螺釘是否安裝到位，同時也要重視維修中拆卸的零件是否準(zhǔn)確規(guī)范地重新安裝。天平若長期頻繁使用或在溫濕度變化明顯的環(huán)境中使用也容易加劇使用產(chǎn)生的零件磨損，這對機(jī)械天平的靈敏度也將造成不良影響，而應(yīng)對這種問題必須及時更換新零件，并盡可能控制設(shè)備室的溫度，控制機(jī)械天平使用時的環(huán)境濕度。

1.4指示不變性故障維修

機(jī)械天平的指示不變性是指在正常使用狀態(tài)下始終處于平衡狀態(tài)，這樣能夠使用同一天平對同一物品或不同物品進(jìn)行多次測量，保證每次測量的結(jié)果都準(zhǔn)確一致，這些數(shù)據(jù)越保持一致，那么天平的計量也就越準(zhǔn)確，天平的誤差越小。但天平的指示不變性往往是故障最頻發(fā)的，這是由于天平的指示不變性受到多重因素的綜合影響，因此天平的指示不變性本身就處于變化之中，對此只能盡可能縮小天平的不變性。

發(fā)生指示不變性故障問題首先應(yīng)當(dāng)檢查刀子與刀承，機(jī)械天平中許多故障問題都可以通過更換新的刀子與刀承并準(zhǔn)確調(diào)節(jié)位置解決。這也是成本最低效率最高的一種維修方法，同時維修效果通常也非常理想。處理之外還要檢查三刀刃是否平行、刀承安裝位置是否精準(zhǔn)無偏差、橫梁上的各個連接點(diǎn)受力是否均勻等。對于指示不變性故障而言，徹底拆卸機(jī)械天平并嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)定重新組裝即可解決大部分問題并排除故障威脅。天平操作人員使用天平的稱量方法不當(dāng)也是導(dǎo)致不變性故障的主要原因之一，不專業(yè)的操作人員通常忽視了環(huán)境溫濕度對稱量的準(zhǔn)確度的影響，因此加強(qiáng)天平操作人員的專業(yè)稱量技術(shù)培訓(xùn)也是減少機(jī)械天平故障發(fā)生的一項(xiàng)重要決策。

2 提高機(jī)械天平計量準(zhǔn)確性的方法

2.1 先校正天平再進(jìn)行稱量

天平在使用過程中受到稱量環(huán)境、稱量物質(zhì)、天平零件故障等多重因素影響，會導(dǎo)致機(jī)械天平產(chǎn)生各種誤差問題，機(jī)械天平的誤差問題通常屬于系統(tǒng)性誤差，因此在使用天平前對天平進(jìn)行校正再稱量物品能夠進(jìn)一步減小誤差，提高稱量準(zhǔn)確性。在同一臺機(jī)械天平上應(yīng)當(dāng)固定使用同一組砝碼，參照物的不變有助于天平在稱量中保持指示不變，從而最大程度上克服天平自身產(chǎn)生的系統(tǒng)性誤差問題。在稱量前可以先選取一個重量已經(jīng)確定的物品作為試驗(yàn)品，通過稱量試驗(yàn)品來確定機(jī)械天平此時的誤差情況，確定機(jī)械天平是否誤差嚴(yán)重，并觀察是否有帶針、跳針的問題，一旦稱量結(jié)果與試驗(yàn)品重量不符合就應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行故障維修與排查再使用。而對于固定使用的天平和砝碼，通常只需要對砝碼進(jìn)行校準(zhǔn)，避免砝碼因磨損而丟失重量，影響稱重數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

2.2采用特殊稱量方法

由于機(jī)械天平稱量過程中天平的兩臂并不是完全相等的，因此可以通過采取一些特殊稱量方法代替直接對物品進(jìn)行稱量的方式使稱量所得數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

例如，定點(diǎn)法就是比較常見的特殊稱量方法，先對天平的負(fù)載進(jìn)行定點(diǎn)，選定一個相對最為接近天平的最大負(fù)載值進(jìn)行校準(zhǔn)，使天平的稱量結(jié)果無限接近定點(diǎn)，從而校正天平自身的系統(tǒng)性稱量誤差問題。這種稱量方法操作簡單，也適用于不同型號不同規(guī)格的天平，因此在實(shí)際使用中也最為常見。除此之外還可以使用直接代替法，用固定質(zhì)量的物體來與砝碼進(jìn)行稱量，確定天平稱量準(zhǔn)確后逐漸用待測量物替代砝碼，從而得出待測量物品的重量。這種方法僅在同一側(cè)天平上進(jìn)行稱重，因此能夠抵消天平自身不等臂問題產(chǎn)生的誤差，同時也是一種較為科學(xué)的稱量方法。