卧式拉力试验机校准装置的改进

　　卧式拉力试验机的拉力方向为水平方向，目前采用钢丝绳连接和反力架结构这两种校准方法，在校准过程中发现以下3个问题:
 

　　1.校准装置不能保证试验机加力轴线与标准拉力传感器的受力轴线重合，产生同轴度误差。
 

　　2.使用反力架结构的校准装置，由于没有平面支撑的平台，标准压力传感器不容易安放。
 

　　.钢丝绳连接的校准装置连接头制作不规范和破断力估计不够，易造成破断，存在安全隐患。
 

　　本文介绍改进了的卧式拉力试验机校准装置，此种装置采取合理的辅助设备，能很好地解决以上发现的问题。
 

　　一、消除装置引入的示值误差
 

　　1.加力轴线与受力轴线不重合的原因和误差分析
 

　　钢丝绳链接校准方法是采用单根钢丝绳，用连接头串联标准传感器和卧式拉力试验机负载传感器进行力值校准的方法。这种校准方法等同于模拟产品检测，是校准示值直接有效的一种方法。但是，标准拉力传感器、钢丝绳、试验机的接头部位在链接时存在间隙引起拉力或压力传感器位置的偏移，位置的偏移产生加力轴线与受力轴线的同轴度误差，同轴度误差引起的示值误差计算如下:
 

　　式中:Δ——同轴度引起的相对示值误差；e——同轴度，mm；L——卧式拉力试验机两拉头间的距离。
 

　　假设钢丝绳连接到传感器中心距离为1000mm，同轴度为(0.1～2)mm，经计算所产生的相对示值误差为0.0016%～0.66%。
 

　　图1
 

　　2.合理选用接头消除同轴度误差
 

　　试验机和标准拉力传感器两端使用环铰联接件，也可用销式接头。使用销式接头时，由于不同载荷采用不同直径钢丝绳，在连接部位会留有一定的空隙，为防止钢丝绳接头在销式接头上位移，使用卡位插销定位消除装置引入的同轴度。限位插销由锥形插块和连接杆组成，当连接部位左右空隙大于0.5mm时，在接头空隙部位插入限位卡头以限制钢丝绳接头的左右位移。
 

　　钢丝绳端部直接用绳卡固定，绳圈内加入钢制衬垫以提高钢丝绳的耐磨度和破断力。当钢丝绳端部固定采用绳卡时，绳卡应与绳径匹配，其数量不得少于3个，间距6～7倍的钢丝绳直径，绳卡滑鞍放在受力绳的一侧，不能正反交错设置，绳头距后一绳卡的长度不小于14d，用绳卡连接时的安全要求应符合GB5976-2006《钢丝绳夹》。
 

　　图2
 

　　二、钢丝绳破断力的估算
 

　　钢丝绳的型号参照国家标准GB8918-2006《重要用途钢丝绳》，可选用抗拉强度高而且柔性好的纤维芯钢丝绳。
 

　　钢丝绳的破断拉力:
 

　　式中:F0——钢丝绳小破断拉力，kN；d——钢丝绳公称直径，mm；R0——钢丝绳公称抗拉强度，MPa；K′——某一结构钢丝绳小破断拉力系数。
 

　　例如:校准100kN卧式试验机，选用6×9W+FC纤维芯钢丝绳，d=13mm，钢丝绳公称抗拉强度为1870MPa，K′=0.332，小破断拉力为104.0kN。各种规格卧式拉力试验机选用不同直径的6×9W+FC纤维芯钢丝绳的公称抗拉强度，如表1所示。
 

　　表1试验中的相关技术指标
 

　　三、标准传感器的调位和支撑
 

　　1.反力架制作
 

　　反力架结构校准方法是通过反力架将拉力改变为压力进行示值校准的一种方法。反力架主要由上横梁、立柱、底座、螺帽等组成。上梁、底座采用高强度精密铸钢，经机械加工，保证平行度、整机刚性及长期使用的稳定性。四立柱采用45#优质碳钢，粗加工后调质处理，再精加工成型。
 

　　2.反力架调位和支撑辅助装置
 

　　使用反力架校准时，加载力的作用线与拉力传感器的受力轴线不重合会出现示值误差和四立柱受力不均衡产生扭力，所以在采用反力架时还要支撑和调位装置辅助完成校准。
 

　　图3
 

　　传感器升降架由柔性绳索和调线装置组成。柔性绳索用于支撑传感器。调线装置用于收放柔性绳索的长短调整传感器的中心位置。滑动支架由支架和半截钢珠轴承组成，支架固定在主动架上，当主动架移动时，滑动支架支撑主动架在钢柱上作水平移动。
 

　　卧式试验机的主动拉头和反力架的主动架连接头连接，被动拉头和反力架的被动架连接头连接，主动架的滑动支架放置到被动架的下钢柱上。吊杆置于卧式试验机的框架上，吊杆和吊环用柔性绳索连接，通过吊杆上的调线装置调节被动架到水平位置。传感器放在柔性绳索上，在重力的作用下传感器中心轴线会被置于反力架两柱垂直中心面上，再通过调线装置收放钢丝绳长度，移动传感器中心轴线的水平位置。
 

　　四、结束语
 

　　使用上述方法，可解决不同量程的卧式试验机的在线校准，通过卡位和位置调节，保证加载力的作用线与拉力传感器的受力轴线重合，确保示值校准准确，避免钢丝绳断裂和安装偏心存在安全隐患。