论影响机械天平灵敏度的因素及其调修

林芳

摘 要：在机械天平的实际操作过程中，天平的灵敏度对测量结果有着一定的影响。当天平的空载和全载灵敏度在实际使用中出现不一致现象时，就必须对天平的灵敏度进行调修。本文主要分析了影响天平灵敏度的三大因素，并对天平灵敏度出现过高、过低、吃线、离线等问题时应该如何调修进行了详细阐述。通过调修使得天平的灵敏度符合规定要求，以确保该天平的测量数据准确可靠。

关键词：天平，三大因素，灵敏度，调修

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.20.034

0 引 言

天平是一種精密的测量仪器，广泛运用于科研和工农业生产领域中。满足正常使用条件的机械天平，其灵敏性、稳定性、正确性和示值不变性必须符合国家计量检定规程的要求。其中，灵敏度是衡量天平精度等级的重要指标。天平灵敏度是指在秤盘上增加载量，观看指针偏移的速度和方向，以及从平衡位置偏转的格数。偏转的格数越多，天平灵敏性能就越高；偏转的格数越少，天平灵敏度就越低，这样的天平其精度等级就不符合应用标准。另一方面灵敏度太高，天平达到稳定状态的时间较长，同样不利于称量[1]。

1 影响灵敏度的三大因素

1.1 横梁体重心的布局

横梁是天平的“心脏”部分，天平性能的好坏，主要取决于横梁质量的优劣。横梁体就是天平横梁与天平指针按照机械天平横梁安装要求组装在一起的部件，横梁体组装好坏及零部件质量的优劣对天平的灵敏性和稳定性有着直接影响。一般精密天平的横梁与指针的重量具有一定的比例关系，如果要求指针和横梁都“重”就不能保证灵敏性和稳定性。在实际操作过程中，当天平的灵敏性不满足要求时，可以优先考虑减“轻”指针上的重量，在指针无法减“轻”的情况下，可以在横梁上适当配“重”。相反，当天平的稳定性失调时，可以考虑减“轻”横梁上的重量。在横梁无法减“轻”的情况下，适当在指针上增“重”，从而使得稳定性达标。

1.2 玛瑙刀口的质量

横梁是天平的“心脏”，那刀口就是横梁的“心脏”。刀口的质量不好，天平的精度就无法保证。目前主流的方法是采用玛瑙材料做刀口，其特点是：硬度高、耐磨。同时玛瑙刀口的锋利光滑程度也与天平的计量性能息息相关。当天平经过长期使用出现刀口严重磨损、裂纹、锯齿、毛刺等现象时，天平的四大计量性能同样无法得到保证。因此在使用天平开关旋钮时应从缓从稳，避免天平剧烈晃动，减少外界因素导致的震动影响。只有按照正确流程操作才能有效保护玛瑙刀口，从而延长天平的使用寿命[2]。

1.3 三把刀口的位置

把合乎要求的形状为等腰三角形的三把玛瑙刀由刀盒组装在横梁的正确部位。安在横梁中间的是支点刀，支点刀的刀刃向下。另外两把刀是承重刀，刀刃向上。这两把刀安装在与横梁支点刀等距离的左右两边，左边的叫左边刀，右边的叫右边刀。这三个刀刃必须平行且在同一个水平面内，如图1所示。

2 天平灵敏度的调修

天平的灵敏度不符合规定时，一般分为两种情况：一种情况是灵敏度偏高，另外一种情况是灵敏度偏低。天平的空载和全载灵敏度不一致时，即产生所谓的吃线和离线，如图2，3所示。

2.1 天平的灵敏度不符合时的调修

2.1.1 天平灵敏度过高的调修

天平在频繁地使用或调修后，其灵敏度会发生改变。比如在调修后，天平横梁的重心偏高，超过原来设计要求，造成天平的灵敏度达不到原来的出厂标准。灵敏度过高会损失一部分的稳定性，造成摆幅不正常，来回漂浮，难以读数的情况。以TG328A为例进行调修时，首先用左手握紧天平横梁，再用右手慢慢自右向左旋转天平横梁上的重心坨，通过降低天平横梁的重心坨，使得天平的灵敏度达到国家规定要求。

2.1.2 天平灵敏度过低的调修

天平灵敏度过低则会影响称量数据的精确性，主要原因是天平横梁重心过低或天平存在严重离线所致。以TG328A为例，调修时，用左手握紧天平横梁，另一只手逆时针方向慢慢旋转天平横梁上的重心铊，把灵敏度调整到符合国家规定要求。

针对调修天平的灵敏度出现过高或者过低的现象，调修过程中要保证天平的空载和全载的灵敏度一致。特别要注意的是，重心坨的调整要在技术规范要求的上升下降范围内去调修，重心坨旋转一周，可以改变约8个分度。如果大于重心坨的调整范围，必须更换适合的重心铊。如果调整重心坨也不能解决问题，那只有靠配重来解决“失重”问题，首先考虑先减轻指针的重量，在指针没有办法减轻的前提下，可以适当加重横梁的重量，以促进灵敏度提高到达国家规定要求。

2.2 天平的空载和全载灵敏度不一致时的调修

天平的空载灵敏度和全载灵敏度在正常的情况下是一致的，也就是说天平横梁上的三把刀的刀刃必须是在一条直线上，平线时灵敏度与载荷无关，这是一台工作状况良好的天平必须具备的条件。但是，由于多种因素，天平的空载与全载灵敏度往往是不一致的，一般表现为横梁的刀口位置发生了改变，即产生了所谓的吃线或离线问题。所谓吃线就是横梁中刀刀刃点的位置低于两个边刀刀刃点的连线。所谓离线就是横梁中刀刀刃点的位置高于两个边刀刀刃点的连线。天平出现吃线或者离线状态时，都会直接影响到天平灵敏度，从而使称量结果的准确性得不到保证，必须对天平灵敏度进行调修使其达到国家规定要求[3]。

刀盒上下位置的变动就是靠刀盒下面的2个升丝和1个降丝来调整的，如图4所示。因为刀盒上的刀子是固定的，所以调整刀盒就是调整了刀子的上下位置。A和C螺丝的作用是一样的，是升刀螺丝，B螺丝是降刀螺丝。

2.2.1 吃线的调修方法

中刀吃线的特点是灵敏度随着载荷的增加而增加，即全载灵敏度大于空载时的灵敏度。如前所述，就是三刀刃不在一条直线上，也就是人们常说的非平线。解决吃线的方法：吃线就是如图2所示的情况，即中刀刃吃进两边刀刃连线。解决时，首先考虑要降刀线，如图4所示，具体操作是用小扳手轻轻地按顺时针方向松动A和C升刀螺丝，再用相同的力按逆时针方向紧B降刀螺丝。然后装上天平横梁和悬挂系统，再测天平的空、全载灵敏度，直到三刀刃在一条直线为止。

2.2.2 离线的调修方法

中刀离线的特点是灵敏度随着载荷的增加而降低，即全载的灵敏度小于空载时的灵敏度。解决离线的方法：离线就是图3所示的情况，即中刀刃在两边刀刃连线的上面。解决时，首先考虑要升刀线。如图4所示，具体操作是用小扳手轻轻地按顺时针方向松动B降刀螺丝，再用相同的力按逆时针方向紧A和C升刀螺丝。边调边进行测试，直到三刀刃在一条直线为止。

在调修吃线和离线存在的问题时，轻易不要动中刀，只有在中刀损坏或者更换中刀时才可调修。可以不松开刀盒上的对顶螺丝，先对两个边刀进行调修。如果天平吃线比较大时，先把刀盒上的对顶螺丝轻轻松开，然后再调整刀盒上的升降刀螺丝，直到达到规定要求后再将刀盒对顶螺丝紧固好[4]。

2.3 调修灵敏度时应该特别注意的几个问题

（1）在天平的空载与全载灵敏度一致的情况下，通过微调来提高或降低重心坨的位置时要考虑到天平的稳定性。

（2）当天平的空载与全载的灵敏度出现不一致时，首先要认真判断出天平刀线的情况，其次要了解天平刀盒结构，然后再对刀盒进行细致入微的调节，否则就达不到调修的目的。

（3）调修天平时要细致入微，握横梁的手要掌握轻重合适，一般是左手握住横梁，右手进行调节，紧螺丝的量与松螺丝的量要基本相等，防止臂差出现。调修时不能损坏天平刀子，仔细观察，不急不躁，耐心反复调试才能达到目的[5]。

3 结 语

本文通过分析影响机械天平灵敏度的因素，以及在使用天平时灵敏度出现问题时的调修，得出无论是什么因素、问题，只要通晓机械天平的结构原理，就能对机械天平进行恰当地调整，确保计量数据准确可靠。