試論機械式材料試驗機檢定中重復性異常和常見誤差

張學德

（湖北省黃岡市計量檢定測試所　湖北　黃岡　438000）

試論機械式材料試驗機檢定中重復性異常和常見誤差

張學德

（湖北省黃岡市計量檢定測試所湖北黃岡438000）

材料試驗機是非常普遍的檢測設備，隨著科學技術的發展其利用的范圍也越來越廣泛，而且其技術含量也在不斷提升。目前，機械式材料試驗機一般用在傳統工廠和建設工程質量檢測中，用在工廠是為了確保原材料的合格穩定和產品質量的出廠檢驗；而建設工程方面主要是對建設工程原材料、施工過程和工程質量進行監督檢驗。如果生產的過程中，根本不對相關的材料性質進行檢測，那么投入生產的材料的性能很有可能與生產的規定不相符合，定然會對相關產品質量和相關的工程的質量產生極為不利的影響，因此，材料試驗機的應用就顯得十分的必要。而在利用試驗機進行檢測的時候，其檢測的結果通常會出現誤差。本文主要闡述了機械式材料試驗機示值重復性異常的分析處理以及試驗機在定期檢定中常見誤差產生的原因，并提出了試驗機在定期檢定中常見誤差的解決辦法。

試驗機檢定；重復性異常；常見誤差

1　引言

材料試驗機包括萬能材料試驗機、拉力試驗機、壓力試驗機。隨著科學技術不但發展機械式材料試驗慢慢地將被電子式、電液伺服材料試驗機所代替。但是在傳統的中大型工廠和建設工程質量監方面還有大量的機械式材料試驗機還在使用，對于這一類型的試驗機的檢定維護，很大一部分操作人員和計量檢定員都不會。由于這類機械式的材料試驗機的使用年限比較長所以經常出現示值超差的情況，這就對檢定和操作人員檢定和維護提出了一個很高的要求。另外由于建筑行業的性質，試驗機需要隨著工程進行搬運，而其使用的環境也相對惡劣，所以容易產生一定的誤差與異常。因此，試驗機在每次搬運之后都要進行計量檢測，并且一定要按照周期檢定。如果在檢定過程中發現誤差與示值重復性產生異常的時候，必須要逐步尋找原因所在，排除異常狀況。

2　示值重復性異常的分析處理

2.1主動針固定螺釘松動導致的重復性超差

這一類的問題通常不容易被發現，但是卻時有發生。試驗機在搬運與使用的過程當中，主動針固定螺釘也許會由于振動以及扭緊度不夠而發生松動，導致主動針位置在使用的過程中發生變化，使得試驗機零位調整不到位，示值變化大。該問題的表現通常為：在利用漸進調零方法的時候，一直調整不到位，不能夠嚴格對準零位。在實際的工作過程中，可以通過下面的方法進行確認：用右手固定好絲桿，然后用左手調整表盤中間的撥針器，使得從動針緩緩觸碰主動針，假如主動針移動，就可以確定固定螺釘松動。然后重新將螺釘擰緊即可。

2.2試驗機主擺軸承問題導致的重復性超差

因為主擺軸承位于比較封閉的環境當中，外面的雜質和灰塵等是很難進入的，發生問題可能是因為以下原因：軸承發生銹蝕，導致轉動的時候摩擦力有所增加。這是因為試驗機所處的環境比較潮濕，沒有對外界環境的相對濕度進行控制導致的；試驗機使用的時間太長或者是本身的質量存在問題，導致發生疲勞脫落等。這一類型的問題對于小力值的影響較為顯著，它不但會使得示值的相對誤差超過既定范圍，還將會導致示值的波動變大。因為此類型的問題很難觀察發現，一般需要憑借經驗判別，在沒有非常大把握的情況下，不能夠輕易拆卸主擺。在確定主擺軸承有問題并對其進行拆卸之后，經常能夠發現軸承有銹跡，并且存在卡滯現象。對于該種問題的處理，通常需要更換新的軸承。在安裝的時候要尤其小心，不能對其有絲毫的損害。為了可以減小摩擦并且防止其被銹蝕，可以在軸承當中滴入一點潤滑油，然后再重新裝配，就可以解決問題。

3　驗機在定期檢定中常見誤差產生的原因

3.1檢定問題

在眾多的實踐當中，試驗機的檢定可以有很多的因素使得其檢測的誤差增加，從而影響到其既定的結論。其中問題大多數出現在使用概率較高或者使用時間較長的設備當中，在實際的檢定中會發現，試驗機在使用的過程中如果量程范圍較小的時候，誤差也會比較小，如果量程增加并且接近最大的時候就會增加誤差而超過規定的范圍。在試驗機檢定的時候，試驗機在外觀和安全性能方面一定要保證，而且要在試驗機的工作臺上安裝標準測力計，調整試驗時指針的歸零點與平衡砣，在符合規范之后需要進行三次預壓，一直到試驗機的刻度得到最大應力。隨后連續用試驗機測試三次試驗載荷值，根據所得數據計算出試驗機的爪值誤差以及示值重復性誤差。但是在實際的檢定過程中收集到的首次試驗數據通常會超過此類型試驗機的額定誤差范圍，尤其是每個刻度盤的最大量程會出現示值誤差。

3.2試驗機安裝不正確產生的誤差

試驗機安裝不夠水平，就會增加活動部件之間的摩擦阻力，從而影響到垂直安裝，使得試驗機出現相應的誤差。如果主機部分安裝不水平，工作活塞跟工作油缸之間就會產生摩阻力，試驗機的工作平臺跟一端立柱之間的導輪也將會產生一定的摩阻力，從而產生一定的誤差。該種誤差通常表現為正差，并且誤差會隨著荷載的增加而減小。如果測力計部分前后安裝不水平，就將會使得擺軸和軸承之間產生摩阻力，其誤差通常為負差。結合以上兩種原因可以得出結論，產生誤差的特點都是對小負荷影響較大，對大負荷影響較小。

3.3試驗機垂直度的影響

由于試驗機是精密儀器，測力部分和主體部分的安裝垂直度找正與否，對其載荷精度有著極為重要的影響。因為擺錘、絲桿在測力部分都是垂直條件下進行工作的，如果測力部分發生了傾斜，將破壞正確的初始狀態。尤其工地試驗室在轉場施工時，試驗機安裝最容易出現垂直度不合格的問題。通過多次計量檢定發現，不管安裝垂直度往哪個方向傾斜都會對載荷精度造成影響。例如：如向擺揚起方向傾斜（前后是水平的），出現負的示值誤差；向擺錘揚起反方向傾斜，出現正的示值誤差；不管向前傾斜或向后傾斜，都會出現負的示值誤差。尤其測力部分左右傾斜對力值影響最大，前后傾斜影響小。

3.4摩擦阻力產生的誤差

3.4.1主機部分的摩擦阻力

試驗機的摩擦阻力最主要產生在工作油缸與工作活塞之間。除了安裝不水平之外，油缸中有異物，油的粘度過大，都會引起摩擦阻力的增大。此外，工作平臺的導輪位置不恰當也會引起一側立柱的摩擦阻力增大。

3.4.2測力計部分的摩擦阻力

測力計引起摩擦阻力的原因比較多，比如測力油缸與測力活塞之間有異物，油的粘度過大，指示設備上的從動針摩擦力大，齒輪齒桿上有油污、異物或者齒桿上限位片壓得太緊，測力活塞皮帶因為磨損而斷裂等等。

4　試驗機在定期檢定中常見誤差的解決辦法

4.1解決誤差的方法

對于試驗機檢定過程中誤差的出現，應該先檢查試驗機的安裝是否水平，對主機用框式水平尺在工作油缸外圈垂直的兩個方向找平。對于測力計來說，應該在在擺桿的正面調整測力計，使其前后水平，將擺桿的邊緣測繪跟內側刻線對齊并固定，利用水平尺靠在擺桿的側面來調整機體的左右水平。對于油缸中的異物可以采取放油清洗的方法并更換粘度合適的機油。測力計指示裝置如果從動針摩阻力太大，齒輪齒桿太臟，可以用汽油來清洗，并且要調整螺絲以及齒桿上限位片，換掉測力活塞上的皮帶等，這些方法都可以達到消除誤差的目的，使得試驗機達到符合規定的使用狀態。

4.2示值誤差超差的修正

根據國家計量檢定規程要求，萬能試驗機檢定范圍從每級度盤的20%至額定試驗力，檢定點應均勻分布，不得少于5點的規定及上述造成示值相對誤差的分析，再結合進程檢定時標準測力儀三次示值的算術平均值超差形式，就可采取適當的修正方法。常用的超差修正方法有以下幾種：

4.2.1通過擺鉈重量可調整的誤差

如試驗機產生的超差是負誤差，而且是線性的，修正方法可將鉈減輕。如各點誤差均在±1.5%上下，可將鉈去掉重量的1%，則誤差均控制在±0.5%以內，不超過規定誤差的±1%。如試驗機產生的超差是正誤差，而且是線性的，此時的修正方法應更換擺鉈，首先應在原鉈上加砝碼，砝碼的重量應為鉈及擺桿重量的2%，這樣的誤差為0.5%以內，不超過規定誤差的±1%。

4.2.2通過推板角度可調整的誤差

這種誤差主要是因為推板與軸承方鐵不垂直大于90°，修正方法應松開推板壓緊螺帽，輕輕敲推板使其垂直。反之如小頭大尾，增加或減少鉈都不會使誤差在±1%以內。這主要是推板與軸承方鐵的角度小于90°，應調整垂直。

4.2.3精度超差且不為線性

這樣的誤差既不能用鉈重修正，也不能角度調整，因為它不是線性分布。它多為制造或裝配工藝所造成的。其主要原因是度盤刻度與指針旋轉中心不同造成的。為了修正誤差，只有重新裝調度盤。

4.2.4個別點超差

最后一點大，是由裝配不當所造成的，主要是限位開關壓縮量大。修正方法應當調整限位開關位置。某一個點超差，造成某點超差的主要原因是由于齒桿與齒輪傳動件有毛病，可能因為個別碰傷、有臟物等等。修正方法應拿下推桿（齒桿）及齒輪檢查，并修復和清理。

5　結語

通過分析可知，在發現試驗機檢定中重復性異常以及引起誤差的原因之后，就可以指示相應的檢測人員對相對應的原因進行有效的檢查，如果發現確實存在這樣的問題，就應該采取適當的措施進行糾正，消除干擾因素使其在規定的誤差范圍之內，然后再進行相關的檢定。

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TU502

A

1673-0038（2015）32-0141-02

2015-7-22

張學德（1963-），男，本科，主要從事計量檢定測試工作。