臥式拉力試驗機校準裝置的改進(jìn)

　　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(guò)程中發(fā)現以下3個(gè)問(wèn)題:
 

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

　　2.使用反力架結構的校準裝置，由于沒(méi)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(jìn)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(fā)現的問(wèn)題。
 

　　一、消除裝置引入的示值誤差
 

　　1.加力軸線(xiàn)與受力軸線(xiàn)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(lián)標準傳感器和臥式拉力試驗機負載傳感器進(jìn)行力值校準的方法。這種校準方法等同于模擬產(chǎn)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(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(xiàn)與受力軸線(xiàn)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(jīng)計算所產(chǎn)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(huán)鉸聯(lián)接件，也可用銷(xiāo)式接頭。使用銷(xiāo)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(xiāo)式接頭上位移，使用卡位插銷(xiāo)定位消除裝置引入的同軸度。限位插銷(xiāo)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(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(shí)，繩卡應與繩徑匹配，其數量不得少于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，不能正反交錯設置，繩頭距后一繩卡的長(cháng)度不小于14d，用繩卡連接時(shí)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(chēng)直徑，mm；R0——鋼絲繩公稱(chēng)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(chēng)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(chēng)抗拉強度，如表1所示。
 

　　表1試驗中的相關(guān)技術(shù)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(guò)反力架將拉力改變?yōu)閴毫M(jìn)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(jīng)機械加工，保證平行度、整機剛性及長(cháng)期使用的穩定性。四立柱采用45#優(yōu)質(zhì)碳鋼，粗加工后調質(zhì)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(shí)，加載力的作用線(xiàn)與拉力傳感器的受力軸線(xiàn)不重合會(huì )出現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(xiàn)裝置組成。柔性繩索用于支撐傳感器。調線(xiàn)裝置用于收放柔性繩索的長(cháng)短調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)。
 

　　臥式試驗機的主動(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。吊桿置于臥式試驗機的框架上，吊桿和吊環(huán)用柔性繩索連接，通過(guò)吊桿上的調線(xiàn)裝置調節被動(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(xiàn)會(huì )被置于反力架兩柱垂直中心面上，再通過(guò)調線(xiàn)裝置收放鋼絲繩長(cháng)度，移動(dòng)傳感器中心軸線(xiàn)的水平位置。
 

　　四、結束語(yǔ)
 

　　使用上述方法，可解決不同量程的臥式試驗機的在線(xiàn)校準，通過(guò)卡位和位置調節，保證加載力的作用線(xiàn)與拉力傳感器的受力軸線(xiàn)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。