一种管形测力计检定装置的研制

董延庭　姚文峰　杜成功

摘 要：管形测力计的检定是力学计量重要的内容之一，因其结构和功能特点，检定方法也相对简单，因此，缺少专用的检测设备。但是，对大量程管形测力计的检定，因涉及大的标准载荷，实际操作往往会比较困难，既费时、费力又不安全。针对此问题，研制了一种由主体框架、手拉葫芦和特制承载架等组成的装置，基本满足现有各种量程管形测力计的检定需要。

关键词：管形测力计；检定；装置

中图分类号：TB93 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）20-0026-02

Abstract： The verification of tube-shaped dynamometer is one of the important contents of mechanical measurement. Due to its structure and function， the verification method is relatively simple； therefore， there is a lack of special testing equipment. However， as to the verification of large-range tube-shaped dynamometers， which involve large-scale standard load， the actual operation will be more difficult， time-consuming， laborious and unsafe. In order to solve this problem， we developed a device composed of main frame， hand-pull hoist and special load-carrying frame， which meets the needs of verification of tube-shaped dynamometers of various existing measuring ranges.

Keywords： tube-shaped dynamometer； verification； device

前言

管形测力计，是一种利用金属的弹性制成并标有刻度、用以测量力值的仪器，因其外形为管状，故被称为管形（型）测力计。管形测力计可以测量拉力和重力，被广泛应用于工业、教学及电子机械加工制造等行业。在计量领域力学专业中，对管形测力计的计量检定是一项重要内容。按照《JJG455-2000工作测力仪检定规程》要求，对测力计（仪）的检定，可按其规格型号分别选用相应量程的标准测力砝码、标准测力仪等。正由于管形测力计结构单一，检定方法也颇为简单，耗时较短，操作起来也十分容易，因此，很少有人关注它的检定问题，也很少有成套、成型的检定设备、仪器面世。然而，随着管形测力计应用广泛带来的计量任务加大，以及其种类、型号的不断更新，使得在大量的对管形测力计开展计量检定的实践中，发现了其中存在不少的现实难题，急需具有针对性的管形测力计检定装置。

1 管形测力计常用检定方法和存在的问题

管形测力计检定一般采用两种方法，一种是吊挂标准砝码（M1级及以上等级），另一种是利用标准测力仪。其中，吊挂砝码法最为常用，即用手提起或将测力计挂在某个位置上，测力计下端连接增陀挂盘，将圆形开口砝码叠加放置在增陀挂盘上即可。利用标准测力仪检定，则是将力传感器连接在测力计下端，用外力拉动力传感器带动管形测力计伸展开来，沿与测力计轴心同向拉动，一般采用与试验机配合，将检定点的刻度数与标准测力仪显示器的数值相比较，来完成检定任务。

目前，现有管形测力计的规格型号一般从10N至1000N甚至更大，此外，有些管形测力计的单位显示为kg，也分1kg至100kg以上规格。在具体检定操作中，对于200N（或20kg）及以下规格的管形测力计，利用增陀挂盘加砝码的方法检定比较合适。使用砝码检定，优点是简捷、快速。但是，当对量程较大的管形测力计检定时，如对于200N（或20kg）以上量程的管形测力计，则涉及管形测力计顶端的悬挂牢靠性、增陀挂盘能否满足承载大负荷的要求，以及人员搬动大型砝码涉及的安全等问题，此时，利用标准测力仪则比较合适。但是，如果采用串联力传感器的方法检定较大量程的管形测力计，需要非常大的拉力，是人力无法完成的，需要机械设备如试验机的配合。一台试验机造价昂贵，单纯用来检管形测力计，检定成本昂贵，是不合算的。

由以上分析可知，管形测力计的两种检定方法各有优缺点，但二者不可兼得。这就造成了在实际工作中，一些大规格管形测力计因无法完成必检点位的测试，一些计量人员也因此在开具证书时会编造部分数据，从而严重影响了计量应有的准确性、权威性。因此，急需要一种造价低廉、操作简单、省力而又稳固的设备，来满足各型号规格管形测力计的检定需要。

2 管形测力计检定装置的基本结构与组成

针对以上管形测力计检定中存在的难题，以方便、实用为原则，现设计并研制了一种由主体框架、手拉葫芦、大负荷承载架、增陀挂盘等构建的检定装置，其结构稳定、牢固，操作简单、省力又安全。经大量试验，该装置能够轻松地完成各型号管形测力计的检定工作。装置整体示意图如图1所示。

2.1 主体框架

主体框架作用是提供稳定牢固、操作舒适的检测平台，材质均为不锈钢管。其中，垂直竖立的共有四根圆柱，柱高为2米，顶部有三根钢管以水平方向与立柱连接，左右两侧的立柱也各有两根鋼管水平固定。正面图中左右立柱之间距离为1.5米，每端的两根立柱之间宽为0.5米。各钢管尺寸的设置，以方便人员操作、并考虑人员舒适度的条件下确立。

2.2 手拉葫芦

手拉葫芦，是一种使用简单、携带方便的手动起重机械，可以代替人力轻易地拉起和放下重物。本装置共使用两件手拉葫芦，分别用于吊挂大小不同型号的管形测力计。两件手拉葫芦固定在主体框架上端、位于中间位置的那一根钢管上，相隔0.5米左右。

2.3 大负荷承载架和增陀挂盘

增陀挂盘可以悬挂一定数量的开口砝码，用于检定一般规格的管形测力计。但是，对于大量程测力计，因需要相应质量较大的砝码，这类砝码并不是开口的类型，无法放置在增陀挂盘上，其重量也是增陀挂盘无法承受的，而市面上无专业的增陀挂盘代替物可用。为此，加工了大负荷承载架，其为钢制、长方体结构，类似货架，共分四层，每层三面有围栏以防止砝码滑落，每层面承受60kg的载荷而不变形。大负荷承载架顶端中心位置焊有圆环，可以与管形测力计的挂钩相连接。

2.4 砝码

使用本装置检定管形测力计，核心部件是标准砝码。图1中的大砝码，一般指不小于10kg（或100N）的M1级标准砝码，开口砝码一般指圆形1N、2N、5N、10N、20N等规格的M1级标准砝码。

3 装置的工作原理和使用方法

按照《JJG455-2000工作测力仪检定规程》要求，本装置采用的是吊挂标准砝码进行检定的办法。具体地讲，就是对于一件管形测力计，一般要检量程20%、40%、60%、80%、100%共5個点的值，这就需要悬挂对应于该点同等力值的砝码。对于质量较大、在增陀挂盘上无法放置和承载的标准砝码，可将这类砝码放于特制的大负荷承载架内，利用手拉葫芦连接管形测力计，管形测力计再连接承载架，利用手拉葫芦将其吊起，待稳定后，采用对比法，在减去已知大负荷承载架的重力值后，获得对应检定点的实际力值。

使用本装置时，首先应根据被检管形测力计的规格型号选择使用增陀挂盘或大负荷承载架。对于200N及以下型号的管形测力计，先把管形测力计吊挂在手拉葫芦下，并在下端勾起增陀挂盘，采用增陀挂盘放置圆形开口砝码的方法进行检定。对于200N以上型号的的管形测力计，首先逆时针拽动手拉链条，使得一端连接手拉葫芦的测力计下降，将其底部挂钩与放置在地上的大负荷承载架连接。按规程要求，把一定数量的100N、10kg或20kg等规格M1级砝码放于大负荷承载架内，然后顺时针拽动手拉葫芦的手动链条，使承载架脱离地面，待稳定后，对砝码总重力值与测力计刻度值的作比对（减去负荷承载架自重），对要检定的若干个点依次重复以上操作，完成检定任务。

4 结束语

综上所述，管形测力计检定装置的设计并不复杂，以简单实用、省时省力和追求安全操作为目标，虽无过高的技术含量，但是，实用性强，有着实际的存在价值。而且，经过大量的实际运用，该装置完全符合工作测力仪检定规程的要求，基本满足了常规管形测力计检定的需要，且具有操作方便、稳定牢固、数据可靠、造价低廉等优点。当然，此检定装置还存有不足，有待于进一步试验和改进。尽管如此，它仍不失为力学计量标准仪器领域里一个有益的探索，也必将为广大的计量科研工作者提供一定的参考，在科研、生产一线得到广泛而实际的应用，为企事业单位的发展提供可靠的技术保障。

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