刚性叠加式力标准机制造技术

刚性叠加式力标准机，是一种检测称重传感器线性，滞后，蠕变等参数的测试设备，它由伺服电机、变速箱、转摆螺旋式加卸载机构、测试台、固定横梁悬挂式回转上下直移机构，标准传感器、等部件组成，其特征是：对被测称重传感器，采用固定横梁悬挂式回转上下直移机构施加最小静负荷，用小螺距大直径只可以转摆１２０°的转摆螺旋式机构（附图）加载，整个系统构成“田”字型的刚性封闭静态力学平衡系统，解决了国内外按液压或压电陶瓷原理制造的叠加式力标准机目前存在的三个测试技术难题：１）不能从一个方向加卸载，２）不能停电机测试，３）不能获得最小静负荷，从而提高了测试的准确性和真实性，有利于“称重传感器计量规程”（ＯＩＭＬ）６０号国际建议和国标（ＧＢ７５５１－８７）的贯彻实施。该机还可以作为专用压力机和专用压式材料试验机使用。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测称重传感器计量特性的叠加式力标准机。
技术介绍
静重式力标准机是根据力的动力效应，直接利用已知质量砝码的重力来复现标准力值，多级砝码，能按级按一个方向加载卸载，停电机测试被检称重传感器，这一原理确保测试值的准确性和真实性。叠加式力标准机是用一个比被检定的称重传感器准确度高的标准传感器作为标准，与被检称重传感器串联，以液压方式或机械方式施加负荷，进行比较测量，来确定被检称重传感器的计量特性。现有技术，目前国内外叠加式力标准机的加载系统，主要有三种原理1)液压原理，例如北京101所生产的DL型液压叠加式力标准机，主要由自控增压泵給油缸增压或降压的加载卸载系统，动横梁作检定辅助空间调节。2)压电陶瓷原理，例如吉林工业大学生产的BFSM型叠加式力标准机，在施加粗负荷后，根据物理学中的“逆压电效应”原理，通过控制施加于“压电陶瓷力发生装置”上的电场强度，改变它产生的微小变形量，从而达到精密控制调节力值的目的。动横梁作检定辅助空间调节和粗加载。3)滚珠丝杆副机械原理，一般只能实现小力值，如六吨以下的叠加式力标准机，按纯机械设计者，因为一直未找到能承受大吨位的适合叠加式力标准性能要求的加载机构，若采用丝杆传动副，虽能承受大吨位，能自锁，但磨擦力太大，机构运动的滞后就太大，作为叠加式力标准机不能用，只好采用滾珠丝杆副，却不能自锁，整个系统就构不成封闭刚性系统，所以测试时电机也不能停，所以也只能达到前两种原理所能达到的性能。国内外叠加式力标准机的加载机构，采用目前三种原理都不能构成封闭刚性静态力学平衡系统，所以都不能停电机测试，只能在加载动平衡过程中同步测试。液压原理和压电陶瓷原理的加卸载性能，都达不到叠加式力标准机所要求的的灵敏度，就不能从一个方向稳步加载卸载到所需的指定值，又加上因为电机也不能停，就只能靠电控闭环自动跟踪技术，以过冲反復波浪式或叫阻尼衰减式逐渐接近标准值，达不到静重式力标准机那样理想的加载卸载性能，所以就带来几个重要测试技术问题，几十年来一直未能攻克1.三种原理的加载系统粗加载卸载后，都是在缓慢的加载卸载过程中，以过冲反復波浪式或叫阻尼衰减式逐渐接近标准值，不能实现从一个方向加载卸载的方法，稳定时间过长，不能满足”称重传感器国家标准”GB7551-87和“称重传感器计量规程”(OIML)60号国际建议中加载卸载时间和稳定时间的要求。2三种原理的加载系统，都不能停电机，只能在载荷波动的状态下，同步测试被检称重传感器，这对被检称重传感器存在随时有补偿的作用，产生检定误差，影响测试数据的准确性，尤其测称重传感器的蠕变值，因为测试中不能停电机，实质上是在给传感器的蠕变在补偿，所以测不准传感器的真实蠕值。3三种原理的加载系统都无法获得”称重传感器国家标准”GB7551-87和“称重传感器计量规程”(OIML)60号国际建议中最小静负荷的要求。这一性能对称重传感器很重要，不能实现最小静负荷的原因，主要是回程卸载时都不能准确回到最小静负荷值，这是原理和结构所决定，只能回到零载为止，即测量头完全脱离被检称重传感器，这只符合力传感器的要求，不能完全符合称重传感器计量的测试需要。正因为这种脱离，被检传感器的传力件和夹具，因为没有外力维持状态不变，在各个自身重力作用下，位置或状态总有微小变化，这就带来重新接触的初始误差，影响重复性。从回程卸载时都不能准确回到最小静负荷值这一现象，刚好也说明不停电机，对比同步测试，严格讲，测出的数据准确性都较差。因为2吨以上的静重式力标准机造价太昂贵，所以在生产现场暂时只能接受这种造价低，性能较差的现有的叠加式力标准机，为了能真正贯彻执行”称重传感器国家标准”GB7551-87和“称重传感器计量规程”(OIML)60号国际建议，让生产厂能准确测试称重传感器的性能参数，所以有必要寻找新原理，开拓设计出能达到静重式力标准机那些性能效果的，价格低的叠加式力标准机。因为叠加式力标准机是比对性质，虽然精度不能达到静重式力基准机的水平，但应该追求叠加式力标准机的加载卸载性能要达到静重式力标准机的水平，这样才有利于生产厂提高测试称重传感器的性能参数的准确性和真实性，才能真正达到”称重传感器国家标准”GB7551-87和“称重传感器计量规程”(OIML)60号国际建议规定的要求，同行们也寻求解决的办法，但几十年来一直未解决叠加式力标准机存在的三个重要枝术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种刚性叠加式力标准机，它的工作性能像静重式力标准机加载卸载性能一样，能实现从一个方向加载卸载，按分级停电机或同步测试被检称重传感器性能参数，能停电机测试称重传感器的蠕变值，能获得稳定的最小静负荷，基本解决国内外目前叠加式力标准机存在的三个重要技术问题。本专利技术实现的技术方案构思的依据被检称重传感器和标准传感器，一般都是按额定力值大小，弹性体的刚度以产生1000μm/m设计，则弹性变形量都很小，所以需要加载机构产生的位移量都很小，只要将被检称重传感器和标准传感器串联置于一个刚性大的封闭静态力学平衡系统中，作为其中的一个组成部分，则只要该刚性封闭静态力学平衡系统内部出现位移，，能产生被检称重传感器和标准传感器所需要的内力，刚性封闭静态力学平衡系统中各部分自然按本身刚度的大小产生相应的微小弹性变形，自然会稳定保持拉性质的内力衡等于压性质的内力，系统内部出现的位移量在轴向衡等于受压、受剪、受拉、受弯等零部件，产生的微小弹性变形在轴向之和，该系统就自然处于稳定的静态力学平衡状态，因为微小弹性变形状态反应是自然的快，又是一种最稳定的静态力学平衡状态，刚好满足这种只要小位移，大载荷，为特征的叠加式力标准机的性能要求。而目前国内外叠加式力标准机三种原理的加载系统刚性都差，所以测试时都不能停电机，所以整台设备都无法构成刚性封闭静态力学平衡系统。本专利技术为了获得稳定的刚性封闭静态力学平衡系统所要求的微小弹性变形，所以本专利技术完全按刚度的观点设计，除个别按300μm/m之外都是按100-200μm/m设计，以实现刚性叠加式力标准机特别需要的三项重要功能。叠加式力标准机的载荷性质为单一方向的轴向力，对这一特徵比较理想的办法是采用三点为一力面，自动对中的结构力学原理设计。技术方案刚性叠加式力标准机由螺母、伺服电机(图中未显示)、变速箱、轴向自动对中机构、转摆螺旋式加卸载机构、上下力柱、测试台、被检称重传感器、标准传感器、固定横梁悬挂式回转上下直移机构，各环节之间都是靠刚性联结、或靠自锁、或靠刚性接触、电机停转但电机轴仍被抱死，一旦加上初载，整台设备就构成一个稳定的刚性封闭静态力学平衡系统。其中1.转摆螺旋式加载卸载机构是这样实现的一套小螺距大直径只可以转摆三分之一螺距即转摆120°的加载机构。该机构由三段相等同样斜坡的大扇形螺旋面和三段相同无坡度的小扇形平面分别相间组成三等分的下圆环形螺旋面导轨，因三点构成一个稳定力面，三个圆锥滾子均布在三等分的下圆环形螺旋面导轨上纯滾动，三个圆锥滾子由三槽保持架约束，该保持架由摩擦系数极小的聚四氟乙稀做成的侧衬，消除保持架三槽侧面与三个圆锥滾子之间的间隙；为了提高保持架的灵话性可采用三个以上的滾珠托取的保持架处于纯滚动状态。由电机，减速箱，蜗轮副，使三个圆锥滾子分别在三段相同无坡度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刚性叠加式力标准机，由电机、变速箱、加载机构、上下力柱、测试台、被检称重传感器、标准传感器、横梁调节机构组成，其特征是整个系统构成刚性封闭静态力学平衡系统，其中：加载机构设计为转摆螺旋式加载机构，是一套小螺距大直径只可以转摆三分 之一螺距即转摆１２０°的加载机构，该机构由三段相等同样斜坡的大扇形螺旋面和三段相同无坡度的小扇形平面分别相间组成三等分的下圆环形螺旋面导轨，三个滚动体均布在三等分的下圆环形螺旋面导轨上纯滚动，三个滚动体由三槽保持架约束，该保持架由摩擦系数小的软材料做成的侧衬，完全消除保持架三槽侧面与三个滚动体之间的间隙，三段相等同样斜坡的大扇形螺旋面的导角必须小于当量摩擦角，大扇形螺旋面既可以由同一导角构成，也可以由多个导角组成的螺旋面，在２个以上直线滚珠轴承的约束下，控制上圆环形导轨的上下位移；横梁调节机构设计为固定横梁悬挂式回转上下直移机构，该机构的悬挂组合件的自重作为最小静负荷，由蜗轮螺母上端的螺母悬挂，支承在固定横梁内孔顶面的推力球轴承之上，由压力位置螺旋保持机构维持悬挂性能不变，蜗轮螺母凸肩上表面与固定横梁内 孔下端面预留备用间隙，该备用间隙的大小可根据需要由蜗轮螺母上端的螺母调节确定。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓足斌，邓南，
申请(专利权)人：邓足斌，邓南，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]