试论机械式材料试验机检定中重复性异常和常见误差

张学德

（湖北省黄冈市计量检定测试所　湖北　黄冈　438000）

试论机械式材料试验机检定中重复性异常和常见误差

张学德

（湖北省黄冈市计量检定测试所湖北黄冈438000）

材料试验机是非常普遍的检测设备，随着科学技术的发展其利用的范围也越来越广泛，而且其技术含量也在不断提升。目前，机械式材料试验机一般用在传统工厂和建设工程质量检测中，用在工厂是为了确保原材料的合格稳定和产品质量的出厂检验；而建设工程方面主要是对建设工程原材料、施工过程和工程质量进行监督检验。如果生产的过程中，根本不对相关的材料性质进行检测，那么投入生产的材料的性能很有可能与生产的规定不相符合，定然会对相关产品质量和相关的工程的质量产生极为不利的影响，因此，材料试验机的应用就显得十分的必要。而在利用试验机进行检测的时候，其检测的结果通常会出现误差。本文主要阐述了机械式材料试验机示值重复性异常的分析处理以及试验机在定期检定中常见误差产生的原因，并提出了试验机在定期检定中常见误差的解决办法。

试验机检定；重复性异常；常见误差

1　引言

材料试验机包括万能材料试验机、拉力试验机、压力试验机。随着科学技术不但发展机械式材料试验慢慢地将被电子式、电液伺服材料试验机所代替。但是在传统的中大型工厂和建设工程质量监方面还有大量的机械式材料试验机还在使用，对于这一类型的试验机的检定维护，很大一部分操作人员和计量检定员都不会。由于这类机械式的材料试验机的使用年限比较长所以经常出现示值超差的情况，这就对检定和操作人员检定和维护提出了一个很高的要求。另外由于建筑行业的性质，试验机需要随着工程进行搬运，而其使用的环境也相对恶劣，所以容易产生一定的误差与异常。因此，试验机在每次搬运之后都要进行计量检测，并且一定要按照周期检定。如果在检定过程中发现误差与示值重复性产生异常的时候，必须要逐步寻找原因所在，排除异常状况。

2　示值重复性异常的分析处理

2.1主动针固定螺钉松动导致的重复性超差

这一类的问题通常不容易被发现，但是却时有发生。试验机在搬运与使用的过程当中，主动针固定螺钉也许会由于振动以及扭紧度不够而发生松动，导致主动针位置在使用的过程中发生变化，使得试验机零位调整不到位，示值变化大。该问题的表现通常为：在利用渐进调零方法的时候，一直调整不到位，不能够严格对准零位。在实际的工作过程中，可以通过下面的方法进行确认：用右手固定好丝杆，然后用左手调整表盘中间的拨针器，使得从动针缓缓触碰主动针，假如主动针移动，就可以确定固定螺钉松动。然后重新将螺钉拧紧即可。

2.2试验机主摆轴承问题导致的重复性超差

因为主摆轴承位于比较封闭的环境当中，外面的杂质和灰尘等是很难进入的，发生问题可能是因为以下原因：轴承发生锈蚀，导致转动的时候摩擦力有所增加。这是因为试验机所处的环境比较潮湿，没有对外界环境的相对湿度进行控制导致的；试验机使用的时间太长或者是本身的质量存在问题，导致发生疲劳脱落等。这一类型的问题对于小力值的影响较为显著，它不但会使得示值的相对误差超过既定范围，还将会导致示值的波动变大。因为此类型的问题很难观察发现，一般需要凭借经验判别，在没有非常大把握的情况下，不能够轻易拆卸主摆。在确定主摆轴承有问题并对其进行拆卸之后，经常能够发现轴承有锈迹，并且存在卡滞现象。对于该种问题的处理，通常需要更换新的轴承。在安装的时候要尤其小心，不能对其有丝毫的损害。为了可以减小摩擦并且防止其被锈蚀，可以在轴承当中滴入一点润滑油，然后再重新装配，就可以解决问题。

3　验机在定期检定中常见误差产生的原因

3.1检定问题

在众多的实践当中，试验机的检定可以有很多的因素使得其检测的误差增加，从而影响到其既定的结论。其中问题大多数出现在使用概率较高或者使用时间较长的设备当中，在实际的检定中会发现，试验机在使用的过程中如果量程范围较小的时候，误差也会比较小，如果量程增加并且接近最大的时候就会增加误差而超过规定的范围。在试验机检定的时候，试验机在外观和安全性能方面一定要保证，而且要在试验机的工作台上安装标准测力计，调整试验时指针的归零点与平衡砣，在符合规范之后需要进行三次预压，一直到试验机的刻度得到最大应力。随后连续用试验机测试三次试验载荷值，根据所得数据计算出试验机的爪值误差以及示值重复性误差。但是在实际的检定过程中收集到的首次试验数据通常会超过此类型试验机的额定误差范围，尤其是每个刻度盘的最大量程会出现示值误差。

3.2试验机安装不正确产生的误差

试验机安装不够水平，就会增加活动部件之间的摩擦阻力，从而影响到垂直安装，使得试验机出现相应的误差。如果主机部分安装不水平，工作活塞跟工作油缸之间就会产生摩阻力，试验机的工作平台跟一端立柱之间的导轮也将会产生一定的摩阻力，从而产生一定的误差。该种误差通常表现为正差，并且误差会随着荷载的增加而减小。如果测力计部分前后安装不水平，就将会使得摆轴和轴承之间产生摩阻力，其误差通常为负差。结合以上两种原因可以得出结论，产生误差的特点都是对小负荷影响较大，对大负荷影响较小。

3.3试验机垂直度的影响

由于试验机是精密仪器，测力部分和主体部分的安装垂直度找正与否，对其载荷精度有着极为重要的影响。因为摆锤、丝杆在测力部分都是垂直条件下进行工作的，如果测力部分发生了倾斜，将破坏正确的初始状态。尤其工地试验室在转场施工时，试验机安装最容易出现垂直度不合格的问题。通过多次计量检定发现，不管安装垂直度往哪个方向倾斜都会对载荷精度造成影响。例如：如向摆扬起方向倾斜（前后是水平的），出现负的示值误差；向摆锤扬起反方向倾斜，出现正的示值误差；不管向前倾斜或向后倾斜，都会出现负的示值误差。尤其测力部分左右倾斜对力值影响最大，前后倾斜影响小。

3.4摩擦阻力产生的误差

3.4.1主机部分的摩擦阻力

试验机的摩擦阻力最主要产生在工作油缸与工作活塞之间。除了安装不水平之外，油缸中有异物，油的粘度过大，都会引起摩擦阻力的增大。此外，工作平台的导轮位置不恰当也会引起一侧立柱的摩擦阻力增大。

3.4.2测力计部分的摩擦阻力

测力计引起摩擦阻力的原因比较多，比如测力油缸与测力活塞之间有异物，油的粘度过大，指示设备上的从动针摩擦力大，齿轮齿杆上有油污、异物或者齿杆上限位片压得太紧，测力活塞皮带因为磨损而断裂等等。

4　试验机在定期检定中常见误差的解决办法

4.1解决误差的方法

对于试验机检定过程中误差的出现，应该先检查试验机的安装是否水平，对主机用框式水平尺在工作油缸外圈垂直的两个方向找平。对于测力计来说，应该在在摆杆的正面调整测力计，使其前后水平，将摆杆的边缘测绘跟内侧刻线对齐并固定，利用水平尺靠在摆杆的侧面来调整机体的左右水平。对于油缸中的异物可以采取放油清洗的方法并更换粘度合适的机油。测力计指示装置如果从动针摩阻力太大，齿轮齿杆太脏，可以用汽油来清洗，并且要调整螺丝以及齿杆上限位片，换掉测力活塞上的皮带等，这些方法都可以达到消除误差的目的，使得试验机达到符合规定的使用状态。

4.2示值误差超差的修正

根据国家计量检定规程要求，万能试验机检定范围从每级度盘的20%至额定试验力，检定点应均匀分布，不得少于5点的规定及上述造成示值相对误差的分析，再结合进程检定时标准测力仪三次示值的算术平均值超差形式，就可采取适当的修正方法。常用的超差修正方法有以下几种：

4.2.1通过摆铊重量可调整的误差

如试验机产生的超差是负误差，而且是线性的，修正方法可将铊减轻。如各点误差均在±1.5%上下，可将铊去掉重量的1%，则误差均控制在±0.5%以内，不超过规定误差的±1%。如试验机产生的超差是正误差，而且是线性的，此时的修正方法应更换摆铊，首先应在原铊上加砝码，砝码的重量应为铊及摆杆重量的2%，这样的误差为0.5%以内，不超过规定误差的±1%。

4.2.2通过推板角度可调整的误差

这种误差主要是因为推板与轴承方铁不垂直大于90°，修正方法应松开推板压紧螺帽，轻轻敲推板使其垂直。反之如小头大尾，增加或减少铊都不会使误差在±1%以内。这主要是推板与轴承方铁的角度小于90°，应调整垂直。

4.2.3精度超差且不为线性

这样的误差既不能用铊重修正，也不能角度调整，因为它不是线性分布。它多为制造或装配工艺所造成的。其主要原因是度盘刻度与指针旋转中心不同造成的。为了修正误差，只有重新装调度盘。

4.2.4个别点超差

最后一点大，是由装配不当所造成的，主要是限位开关压缩量大。修正方法应当调整限位开关位置。某一个点超差，造成某点超差的主要原因是由于齿杆与齿轮传动件有毛病，可能因为个别碰伤、有脏物等等。修正方法应拿下推杆（齿杆）及齿轮检查，并修复和清理。

5　结语

通过分析可知，在发现试验机检定中重复性异常以及引起误差的原因之后，就可以指示相应的检测人员对相对应的原因进行有效的检查，如果发现确实存在这样的问题，就应该采取适当的措施进行纠正，消除干扰因素使其在规定的误差范围之内，然后再进行相关的检定。

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TU502

A

1673-0038（2015）32-0141-02

2015-7-22

张学德（1963-），男，本科，主要从事计量检定测试工作。