[02-26] 试验机摆铊质量的一种求测方法

一、问题的提出

　在日常的计量检定工作中，我们遇到过这种情况：实验室搬迁过程中将摆锤式试验机的摆铊丢失，而设备资料中又没有摆铊质量的数据。这样首先必须设法求出其摆铊的质量，以便重新加工摆铊后才能进行检定。现将我们求测摆铊质量的方法简介如下。

　二、求测的公式

　以常用的正切摆测力的试验机为例来说明这种方法，其原理如图1所示。其中假设：

　L１为摆杆重心到支点的距离；

　G１为摆杆重量；

　L２为摆铊重心到支点的距离；

　G为摆铊重量（mg）；

　L为作用力点到支点的距离；

　F为作用力；

　θ为摆杆转角。

　图1 正切摆测力原理简图

　在力F作用下，摆杆转角为θ时，众所周知，根据力矩平衡原理，有：

　G１L１sinθ+mgL２sinθ=FLcosθ(1)

　假设试验机有三个度盘量程Ａ、Ｂ、Ｃ（Ａ<B<C），对应的单个摆铊质量分别为mＡ、mＢ、mＣ。这就是我们要求测的摆铊质量。

　三、求测的步骤

　1?郾根据使用试验机的摆铊形状尺寸，一般估计在（１～１０）kg之间车制质量大致相等的2个圆形摆铊，用天平称出其质量为m１、m２(精确到１g）。

　2?郾将质量为m１的摆铊挂在摆杆上，在试验机工作台上安放好标准测力仪（准确度不低于0.3级），调整试验机的平衡铊和指针零点，预压标准测力仪3次。

　3?郾缓慢上升试验机工作台，使标准测力仪受压，当指针指到度盘某一点Ａ时稳压，读出测力仪的力值，重复测量3次，将力值的平均值记为F１。再加上质量为m２的摆铊，重新调整试验机的平衡铊和指针零点，重复上述步骤，可得到另一平均力值，记为Ｆ２（Ｆ１、Ｆ２不要超过试验机最大试验力）。根据式（１）有：

G１L１sinθ+m１gL２sinθ=F１Lcosθ(２)

G１L１sinθ+（m１+m２）gL２sinθ

=F２Lcosθ(３)

因为二次测试时指针都指到度盘同一点Ａ，则θ角相等，用(3)-(2)可得：

　mgLsinθ=(F２－F１）Lcosθ(４)

4?郾若度盘上Ａ量程对应Ａ点的刻度力值为F，相应摆铊质量为m（则B、C量程对应Ａ点的刻度力值分别为F、F，相应摆铊叠加质量为m、m），根据式（１）则有：

G１L１sinθ+mgL２sinθ=FLcosθ(５)

用（５）－（２）得：

（m－m１）gL２sinθ

=（F－F１）Lcosθ(６)

由（４）和（６）可求出：

m=    m２＋m１(７)

式中右边各值均为已知。将Ｆ、Ｆ替代（７）式中Ｆ的便可求出m、m。

最终可得：mＡ=mＮＡ

m=m－m

mＣ=m－m

按照求出的摆铊质量加工好摆铊，然后按ＪＪＧ１３９－１９９９《拉力、压力和万能试验机检定规程》或相应规程进行检定，直至试验机满足ＪＪＧ１３９－１９９９或相应规程的要求。

　以上求测方法已在正切摆测力的试验机实际检定运用中证明是可行的，该分析方法也适用于正弦摆测力的试验机。