2MN靜重疊加複合式力標準機的製作方法

2023-05-02 02:10:06 2

本發明屬於力標準機的技術領域，具體是指一種2MN靜重疊加複合式力標準機。

背景技術：

力值計量與國家的經濟建設、國防建設、科學研究及人民生活有著重要的關係。力標準裝置是產生標準力值，用於檢定、校準標準測力儀或力傳感器的力值計量標準，稱之為力標準機。力標準機通常有四種類型：靜重式、槓桿式、液壓式和疊加式。

利用地球引力場中砝碼的重力產生力值建立力值基、標準，砝碼質量直接溯源到質量標準，可以獲得較高的準確度，此種類型的力標準機稱之為「靜重式力標準機」。目前，世界各國均採用靜重式力標準機作為量值溯源的基準，世界上最大的靜重式力標準機為美國國家標準與技術研究所(NIST)的1000klbf(約4.5MN)，力值相對擴展不確定度為0.002％(k＝3)；中國最大的靜重式力標準機是保存在中國測試技術研究院的1MN力值國家基準，力值相對擴展不確定度為0.002％(k＝3)。靜重式力標準機體積龐大、造價昂貴，因其準確度最高，世界各國均建立作為力值計量的最高標準(基準)。

採用力傳感器作為參考標準，與被檢傳感器串聯，以機械或液壓方式施加負荷的力標準機，國際上將此種類型的力標準機稱之為「疊加式力標準機」。由於疊加式力標準機結構簡單造價相對較低，準確度沒有靜重式力標準機高但又能滿足檢定、校準的需要，因此被世界各國採用。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於提供一種2MN靜重疊加複合式力標準機，實現靜重式力標準機和疊加式力標準機的二合一，有效提高設備利用率和檢測效率。

本發明是這樣實現的：

2MN靜重疊加複合式力標準機，包括上部加載機構、機架；所述上部加載機構包括上梁、底座、四根滾珠絲杆、移動梁、周邊四根支撐柱；所述四根滾珠絲槓穿設於所述上梁和所述底座，所述移動梁套設在所述四根滾珠絲槓上；所述機架位於所述底座下方；所述機架組成一個剛性籠狀結構；還包括2MN油缸活塞、承壓板和標準傳感器組；所述2MN油缸活塞安裝於所述上梁上；所述標準傳感器組由3臺680KN傳感器組成，其嵌入式安裝於所述移動梁中；所述承壓板設置於所述移動梁上。

進一步地，所述上部加載機構還設置有反向器、拉向連接件；所述機架內設有中心吊杆；所述反向器包括上支座、立柱、下支座；所述上支座與所述下支座之間通過所述立柱連接；所述立柱穿設在所述移動梁上，所述上下支座分別位於所述移動梁上下方；所述拉向連接件與所述中心吊杆之間通過螺紋連接；所述下支座與所述中心吊杆之間通過一關節軸承連接；所述關節軸承包括一個具有中心孔的球面連接件、設於所述下支座內側底部的弧形面託件；所述具有中心孔的球面連接件套設於所述中心吊杆；所述具有中心孔的球面連接件底部為球面，與所述弧形面託件相抵接；所述立柱的數量為三個，在所述上支座與所述下支座之間間隔均勻分布。

進一步地，所述機架底部為安裝座；所述安裝座為中空結構，一側面為透空；一砝碼拆卸移動機構從所述安裝座透空部位伸入所述安裝座中空結構內，用於將砝碼從機架內取出；一外部升降機構伸入機架內，用於將砝碼在機架內進行升降；所述機架內設有中心吊杆、砝碼、砝碼託盤、卡套；所述砝碼和砝碼託盤套設於所述中心吊杆上；所述中心吊杆上設有一凹槽；所述卡套為兩個半圓形的卡環；所述兩半圓形卡環卡設於所述凹槽內；所述砝碼託盤的外邊緣向下延伸，恰好將卡設於所述凹槽內的卡套進行約束。

進一步地，所述機架內底部中心裝設有一吊掛系統加載狀態檢測裝置，包括一檢測座、六個無接觸探頭；所述檢測座為圓環形結構，與吊掛系統同心；所述檢測座包括基底部、環形部；所述六個無接觸探頭均勻分布於所述環形部上。

進一步地，所述無接觸探頭是非接觸式位移傳感器。

本發明的優點在於：

本發明2MN靜重疊加複合式力標準裝置，採用靜重疊加複合式設計，可有效提高檢測效率和設備利用率。本發明著重對靜重式力標準機結構進行改進設計，具體為可實現無障礙拆裝砝碼的吊掛機構設計與製造，疊加靜重複合式機架結構設計與製造。

【附圖說明】

下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的描述。

圖1是本發明結構示意圖。

圖2是本發明中的首級吊掛部分結構示意圖。

圖3是本發明中的關節軸承部分結構示意圖。

圖4是本發明中的機架結構示意圖。

圖5是本發明中的砝碼和砝碼託盤裝置結構示意圖。

圖6是本發明中的吊掛系統加載狀態檢測裝置。

【具體實施方式】

如圖1所示，2MN靜重疊加複合式力標準機，包括上部加載機構1、機架2；所述上部加載機構1包括上梁11、底座12、四根滾珠絲杆13、移動梁14、周邊四根支撐柱15；所述四根滾珠絲槓13穿設於所述上梁11和所述底座12，所述移動梁14套設在所述四根滾珠絲槓13上；所述機架2位於所述底座12下方；所述機架2組成一個剛性籠狀結構；還包括2MN油缸活塞3、承壓板4和標準傳感器組5；所述2MN油缸活塞3安裝於所述上梁11上；所述標準傳感器組5由3臺680KN傳感器組成，其嵌入式安裝於所述移動梁14中；所述承壓板4設置於所述移動梁14上。本發明2MN靜重疊加複合式力標準裝置，採用靜重疊加複合式設計，可有效提高檢測效率和設備利用率。

如圖2和圖3所示，所述上部加載機構1內還設置有反向器6、拉向連接件7；所述機架2內設有中心吊杆8；所述反向器6包括上支座61、立柱62、下支座63；上支座61與下支座63之間通過立柱62連接；所述立柱62穿設在所述移動梁14上，所述上下支座61、63分別位於所述移動梁14上下方；拉向連接件7與中心吊杆8之間通過螺紋連接；所述下支座63與所述中心吊杆8之間通過一關節軸承9連接；所述關節軸承9包括一個具有中心孔的球面連接件91、設於所述下支座63內側底部的弧形面託件92；所述具有中心孔的球面連接件91套設於所述中心吊杆8；所述具有中心孔的球面連接件91底部為球面，與所述弧形面託件92相抵接；所述立柱62的數量為三個，在所述上支座61與所述下支座63之間間隔均勻分布。本發明的反向器6和中心吊杆8可分離，對被測件進行壓向測試時反向器工作，反向器載荷為20kN，作為力標準機的首級載荷。對被測件進行拉向試驗時，反向器6與中心吊杆8脫開，不工作，避免了反向器6傾斜、擺動對測量準確度的影響。由於反向器6與中心吊杆8可分離，可實現整機在20kN到2MN量程範圍內按規程檢定，擴大了量程範圍，提高拉向測試測量的準確度。

如圖4所示，所述機架2底部為安裝座10；所述安裝座10為中空結構，一側面為透空；一砝碼拆卸移動機構20從所述安裝座10透空部位伸入所述安裝座10中空結構內，用於將砝碼從機架2內取出；一外部升降機構(圖未示)伸入機架2內，用於將砝碼在機架2內進行升降；如圖5所示，所述機架2內設有砝碼加卸載機構400、中心吊杆8、砝碼21、砝碼託盤22、卡套23；所述砝碼21和砝碼託盤22套設於所述中心吊杆8上；所述中心吊杆8上設有一凹槽81；所述卡套23為兩個半圓形的卡環；所述兩半圓形卡環卡設於所述凹槽81內；所述砝碼託盤22的外邊緣向下延伸，恰好將卡設於所述凹槽81內的卡套23進行約束。方便砝碼快速拆卸。力標準機不工作時開始拆卸砝碼，此時砝碼放置於砝碼加卸載機構400上，拆卸工作時，將砝碼拆卸移動機構20移動到砝碼底部，將砝碼託盤上移，兩半圓形的卡環(卡套23)沒有了砝碼託盤22的約束，將其取下，然後砝碼託盤22便可無障礙的移動到中心吊杆8底部，將放置在砝碼加卸載機構20上的砝碼用外部升降機構託起，將砝碼旋轉一定角度，外部升降機構即可將砝碼無障礙的運送到機架底部的砝碼拆卸移動機構上，移出砝碼後進行檢定。套設在中心吊杆8上的砝碼21和砝碼託盤22由下而上逐級按上述步驟拆卸，保證所有砝碼和砝碼吊掛裝置均可無障礙快速拆裝，以便檢定。

如圖6所示，所述機架2內底部中心裝設有一吊掛系統加載狀態檢測裝置，包括一檢測座100、六個無接觸探頭200；所述檢測座100為圓環形結構，與吊掛系統同心；所述檢測座100包括基底部101、環形部102；所述六個無接觸探頭200均勻分布於所述環形部上。所述無接觸探頭200是非接觸式位移傳感器。根據六個無接觸頭的測量結果可以計算中心吊杆和反向器的偏傾斜情況。當傾斜超過允許要求時停止試驗，重新檢查被測件的安放位置等影響吊掛偏擺因素，調整後重新試驗，提高測量準確性。

本發明著重對靜重式力標準機結構進行改進設計，可實現無障礙拆裝砝碼的吊掛機構設計與製造，疊加靜重複合式機架結構設計與製造。

以上所述僅為本發明的較佳實施用例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。