杠杆式测力机新型挂扣式装配平台技术研究

2014-03-22王烨宇

计量技术 2014年1期

关键词：扣式零位测力

王烨宇

(中国飞机强度研究所七室，西安 710065)

0　引言

飞机疲劳强度试验中有大批量的大吨位测力仪需要计量，测力机在检定测力仪时，传统安装方式已经越来越显得不经济。新型挂扣式装配平台通过实践检验，具有安装简便、速度快、安全性高、计量准确，受到计量人员的广泛好评。

1　工作原理及系统简介

杠杆式测力机是将砝码产生的重力通过杠杆放大，产生力值的装置。杠杆式测力机主要由主机、砝码、杠杆及电气部分组成。主机部分主要由底座、立柱、主机吊挂、拉平衡机构等组成。底座用于安装立柱、拉平衡的减速机构等。立柱上装有平台，以便固定支点刀的刀垫座。加载过程中，砝码产生的重力由杠杆放大后，经主机吊挂作用在测力仪上，同时通过拉平衡机构使杠杆保持水平，使力垂直作用在测力仪上。拉平衡机构一般由电机经减速器减速后，由皮带轮带动涡轮付旋转，从而使涡轮中间的丝杠上下运动，通过主机吊挂将杠杆拉平衡。杠杆是杠杆式测力机的关键部件，砝码产生的重力通过杠杆放大后加到测力仪上。机构主要由杠杆及其上装的三把刀组成。中间刀为支点刀，支承杠杆使其转动并承受杠杆、砝码产生的重力及通过杠杆放大后产生的作用力。短臂刀为力点刀，通过此刀将力加到测力仪上，挂砝码端的刀为重点刀。砝码部分主要由支架、砝码、吊挂、砝码升降机构等组成。电气部分主要由电气控制箱、操作界面等组成。主要功能是，通过程序控制电机控制实现砝码的加卸、杠杆平衡、砝码组合及检定完成后对测力仪的各项指标进行计算等。

2　测力仪的检定过程

测力仪在安装平台固定后，调整杠杆平衡，通过控制台运行测试程序完成预加载、逐级加载、卸载及数据自动采集。然后通过软件计算出测力仪的灵敏度、直线度、稳定度、零点输出、重复性、滞后性，从而确定出测力仪的精度等级，完成测力仪的检定工作。

3　原有安装方式的缺陷

原有杠杆式测力机对测力仪进行检定时，首先通过固定架的连接螺杆与待测测力仪连接。该种安装连接方式对于有大批量计量任务单位来说，显得不太经济合理，在计量实践中发现一些不足之处。

1)安装过程繁琐。测力仪进行拉向测试时，先将测力仪放置到下固定架上的螺杆上，对正螺扣，旋拧测力仪实现下部连接；接着旋拧上部框架的螺杆，使螺杆与测力仪上部连接；此时还需要通过电机控制丝杠上升从而带动下固定架及测力仪上升，同时还要旋拧螺杆的上端连接背帽，才能完成测力仪的安装固定。

2)拆装空间小、难度大。上螺杆与测力仪及上螺杆与背帽拆装时，因拆装空间狭小、尺寸有限，手部难操作，安装及拆卸过程比较费力。

3)拆装难控制、存在不安全因素。测力仪从下固定架的螺杆上拆卸时，经常出现旋拧测力仪时，螺杆和测力仪同时旋转，造成螺杆从固定架的螺纹中脱出，计量人员需重新将螺杆拧紧到下固定架中，再次旋卸测力仪；在测力仪脱出螺扣的瞬间，因受工作人员拆卸的旋转惯性力作用，稍不注意，测力仪就有可能脱手砸落到地面，特别是拆卸大吨位测力仪时(重约25kg)，砸落地面可能伤及附近人员，从而造成安全事故。

4)安装拆卸时间长、影响计量工作效率。由于以上三项原因，一台测力仪从测试完毕开始拆卸到换装好另一台测力仪，需花费较长时间。

5)测力仪零位平衡调整与检定时零位不同，影响计量准确性。零位平衡调整时，测力仪通过螺杆悬挂于上固定架，下端与下固定架脱开来调整杠杆平衡。测力仪检定过程中，零位平衡时，因测力仪下端与下固定架螺纹连接不能脱开，而是背帽与上固定架脱开来采集零位数据，此时测力仪承受微量压向载荷。从而造成零点位测试数据失真。

根据测力仪的力学原理及数据处理的端点直线法，测力仪的螺纹安装平台测试时会造成测力仪零位测试数据失真，从而影响测力仪的线性度及灵敏度。

为了克服这种安装方式的不足，我所设计出新型挂扣式安装方式代替原有螺纹安装方式，实际使用效果良好。