錢懿華
(蘇州大學(xué)東吳學(xué)院,江蘇 蘇州 215006)
在機(jī)械加工領(lǐng)域,力的測(cè)量有多種方式,伴隨著力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的不同應(yīng)用,測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)果存在一定的差異,實(shí)際的測(cè)量需要不同的測(cè)量裝置。為更好發(fā)揮力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的作用,滿足不同測(cè)量需求,對(duì)不同的力學(xué)計(jì)量裝置進(jìn)行應(yīng)用分析,提升工藝產(chǎn)品精度,為產(chǎn)品制造階段提供質(zhì)量保障,同時(shí)產(chǎn)品在實(shí)際使用后得到的反饋信息能夠作用于力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用中,從不同力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的優(yōu)勢(shì)出發(fā),立足發(fā)展技術(shù),挖掘力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的應(yīng)用范圍及潛力,更好地應(yīng)用于機(jī)械加工實(shí)際工作中。
在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)力學(xué)計(jì)量裝置的應(yīng)用是必不可少的,由于計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的專業(yè)和特殊性,其種類多樣,適應(yīng)于不同的測(cè)量情況,掌握不同的力學(xué)計(jì)量裝置特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)能夠更好地發(fā)揮其積極作用,深入分析力學(xué)計(jì)量裝置的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)能夠更好地促進(jìn)其應(yīng)用,20世紀(jì)70年代就出現(xiàn)力的測(cè)量裝置,主要采用水銀箱式和百分表式測(cè)力儀。水銀箱式和百分表式測(cè)定儀雖然能夠測(cè)出力的大小,但精確度較低,隨著機(jī)械生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展,科學(xué)技術(shù)也得到一定的提高,力學(xué)計(jì)量裝置相繼更新和優(yōu)化,當(dāng)前力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置有杠桿式、液壓式、傳感式、彈簧式等不同方式,測(cè)量的力的范圍不斷擴(kuò)大,滿足不同的測(cè)量需求,測(cè)量過(guò)程中有明確的規(guī)定,完善測(cè)量體系,力的測(cè)量要求高,同時(shí)具有特殊性,不同的測(cè)量環(huán)境有不同的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),為了滿足測(cè)量的實(shí)際需求,力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置得到全面的發(fā)展,不同的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的范圍和實(shí)際情況均不同,明確力學(xué)計(jì)量概念,研究力學(xué)計(jì)量裝置的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)能夠發(fā)揮信息技術(shù)的積極作用,推動(dòng)力的測(cè)量與未來(lái)發(fā)展。
為滿足不同的機(jī)械加工需求,適應(yīng)各類測(cè)量方式,力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的類型眾多,考慮到不同的測(cè)量需求和方案,不同的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置能夠發(fā)揮不同的作用,研究計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用特點(diǎn)才能夠更好地發(fā)揮其積極作用,更好地應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品精度測(cè)量,找準(zhǔn)力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的真實(shí)定位地位,挖掘其應(yīng)用價(jià)值,更好地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中在,工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品制造需要加強(qiáng)提高其精度和質(zhì)量,滿足工業(yè)產(chǎn)品精密程度的高要求。
杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)裝置是利用杠桿原理完成力學(xué)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)裝置,是目前應(yīng)用最為廣泛的力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置,當(dāng)前技術(shù)快速發(fā)展,杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)裝置的應(yīng)用和特點(diǎn)也進(jìn)一步發(fā)展,運(yùn)用杠桿原理能夠?qū)崿F(xiàn)力的目標(biāo)轉(zhuǎn)換,在平衡條件下準(zhǔn)確完成力的測(cè)量,該裝置利用力矩之和為零的基本原理,就目前實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)來(lái)看,其測(cè)量精度較高,杠桿和砝碼的轉(zhuǎn)換裝置能夠應(yīng)用被檢器,通過(guò)砝碼的累計(jì)來(lái)獲得目標(biāo)產(chǎn)品的受力情況,應(yīng)用杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)裝置能夠更直觀、更準(zhǔn)確地獲得受力數(shù)值,在杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)裝置應(yīng)用實(shí)操階段,利用砝碼來(lái)達(dá)到與被測(cè)物的平衡狀態(tài),通過(guò)砝碼獲得真實(shí)受力情況,如果處于非平衡狀態(tài),則通過(guò)增加砝碼的方式來(lái)達(dá)到平衡,觀察者確定被檢物的受力情況,砝碼的值的便是測(cè)量物體的值。力學(xué)測(cè)量直觀性較強(qiáng),同時(shí)操作較為簡(jiǎn)便,在應(yīng)用過(guò)程中只需砝碼和杠桿轉(zhuǎn)換裝置在平衡時(shí)獲得杠桿的實(shí)際受力,總體來(lái)說(shuō)其應(yīng)用簡(jiǎn)便直觀性強(qiáng),在實(shí)際應(yīng)用階段發(fā)揮較好的作業(yè)情況,杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)裝置的應(yīng)用使其測(cè)量精度和質(zhì)量也得到極大的發(fā)展。
傳感式力標(biāo)準(zhǔn)裝置在機(jī)械加工領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用也較為普遍,由于擁有完整的測(cè)量系統(tǒng),通過(guò)傳感器的信號(hào)傳達(dá)力的實(shí)際數(shù)值,其精準(zhǔn)度較高,在測(cè)量系統(tǒng)中感應(yīng)軟件與附屬元件所在位置是固定的,通過(guò)砝碼和被測(cè)物體的質(zhì)量分析被測(cè)物的元素,對(duì)彈性變化量進(jìn)行科學(xué)判斷,通過(guò)信號(hào)的輸出完成采集,質(zhì)量測(cè)量與感應(yīng)元件的彈性變化量對(duì)比結(jié)果相一致,在質(zhì)量測(cè)量及對(duì)工作完成后,就能夠?qū)嶋H應(yīng)用傳感式力標(biāo)準(zhǔn)裝置,通過(guò)信號(hào)輸出采集數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果更為精確,目前用最廣泛的是壓縮式壓力傳感器,通過(guò)壓力來(lái)完成力的測(cè)量工作,其與杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)裝置相比原理較為復(fù)雜,雖然其在應(yīng)用中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,但并沒(méi)有占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
彈簧式力標(biāo)準(zhǔn)裝置是利用彈簧敏感元件來(lái)實(shí)現(xiàn)被測(cè)物測(cè)量工作的,通過(guò)彈性敏感元件來(lái)獲取被測(cè)物的真實(shí)數(shù)據(jù),彈簧能夠準(zhǔn)確測(cè)量到被測(cè)物的壓力,在實(shí)際生活中的應(yīng)用效果較好,為得到被測(cè)物大小的真實(shí)數(shù)據(jù),掌握被測(cè)物力大小與彈性元件間的真實(shí)關(guān)系,目前應(yīng)用較為廣泛的內(nèi)部材料有波紋管式、彈簧式材料,其測(cè)量結(jié)果精度高,與傳統(tǒng)力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置相比,操作較為復(fù)雜,但由于其應(yīng)用范圍廣、精度高,其在應(yīng)用過(guò)程中也能發(fā)揮一定的價(jià)值,但在實(shí)際使用過(guò)程中,要掌握標(biāo)準(zhǔn)裝置的應(yīng)用辦法,彈簧式力標(biāo)準(zhǔn)裝置得復(fù)雜繁瑣性使得其應(yīng)用受到限制。
液壓式力標(biāo)準(zhǔn)裝置也是應(yīng)用較為廣泛的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置,其利用帕斯卡對(duì)封閉液體產(chǎn)生壓強(qiáng)來(lái)實(shí)現(xiàn)被測(cè)物的測(cè)量工作,標(biāo)準(zhǔn)的砝碼能夠在顯示儀器上顯示出固定值,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的砝碼與被測(cè)物體產(chǎn)生比較來(lái)獲取真實(shí)數(shù)據(jù),相較于其他計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置,其測(cè)定范圍較大,應(yīng)用范圍較廣,當(dāng)其他標(biāo)準(zhǔn)裝置無(wú)法完成工作時(shí),可采用液壓式力標(biāo)準(zhǔn)裝置,測(cè)量數(shù)值可以達(dá)到20 mN,在應(yīng)用液壓式力標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)定被測(cè)物壓力之時(shí),需要嚴(yán)格按照其使用方法確定被測(cè)物的受力范圍,規(guī)范操作,相較于彈簧式力標(biāo)準(zhǔn)裝置,其應(yīng)用較為便捷,靈活性較強(qiáng),在目前的機(jī)械加工領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
疊加式力標(biāo)準(zhǔn)裝置是利用液壓機(jī)械的方式來(lái)完成對(duì)被測(cè)物的測(cè)量,通常需要考察儀器的性能、精確度指標(biāo)等方面,疊加式力標(biāo)準(zhǔn)裝置的應(yīng)用較為簡(jiǎn)便,在保障疊加范圍精度內(nèi)即可完成測(cè)量工作,實(shí)際使用過(guò)程中要防止外界的干擾,例如低壓式力標(biāo)準(zhǔn)裝置,在使用過(guò)程中設(shè)定一個(gè)較高的標(biāo)準(zhǔn),利用機(jī)械或液壓的方式得到力的準(zhǔn)確值,測(cè)力儀器的性能與機(jī)械指標(biāo)質(zhì)量影響著測(cè)量力的結(jié)果,疊加式力標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量力的范圍在500 kN~1 mN,此類裝置在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的精確度不足,受外界環(huán)境影響較大,這使得其應(yīng)用受到一定的限制。在機(jī)械加工領(lǐng)域,不同的力學(xué)計(jì)量裝置能夠滿足不同行業(yè)測(cè)力需求,也能夠適用于不同的測(cè)力范圍,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,需要根據(jù)被測(cè)物的重量判斷使用的力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置種類,盡可能提高其精準(zhǔn)度和質(zhì)量,對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和分析,以便更好地應(yīng)用于實(shí)際工作中。
在機(jī)械加工領(lǐng)域,質(zhì)量和力值是兩個(gè)應(yīng)用較為廣泛的測(cè)量數(shù)值,在運(yùn)用過(guò)程中得到不斷的完善和發(fā)展,如今完善的計(jì)量體系為機(jī)械加工領(lǐng)域提供了諸多便利,力學(xué)計(jì)量裝置在加工領(lǐng)域中存在著較大發(fā)展空間,隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)械的質(zhì)量和精度要求更高,機(jī)械加工領(lǐng)域中力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)能夠?yàn)槠涮峁┍憷谛滦蝿?shì)的背景下,解決力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題能夠推動(dòng)其發(fā)展應(yīng)用,在未來(lái)的發(fā)展環(huán)境下總結(jié)力學(xué)計(jì)量裝置的發(fā)展趨勢(shì),滿足加工精度及質(zhì)量的要求是重中之重,隨著精度和測(cè)量高要求的提出,傳統(tǒng)的力學(xué)測(cè)量范圍已不能滿足當(dāng)前的實(shí)際測(cè)量需求,通過(guò)測(cè)量及環(huán)境要求的提高,滿足不同環(huán)境的設(shè)計(jì)需要,對(duì)力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行優(yōu)化和改良,從靜態(tài)向動(dòng)態(tài)發(fā)展,融入信息技術(shù)和方案,使機(jī)械動(dòng)態(tài)測(cè)定獲得廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,結(jié)合當(dāng)前的傳感元件,測(cè)量的精確度會(huì)得到進(jìn)一步的提升,自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)獲得能夠規(guī)避傳統(tǒng)力的測(cè)量中存在的誤差和精確度低的情況,增加可靠性,減少人為誤差,形成完整的測(cè)量方案,對(duì)當(dāng)前的控制裝置進(jìn)行更新和優(yōu)化。應(yīng)用激光技術(shù),傳感技術(shù)等新技術(shù),通過(guò)壓電效應(yīng)、多普勒效應(yīng)等原理對(duì)測(cè)量裝置的精確度進(jìn)行改良優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸,這是未來(lái)力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置優(yōu)化和動(dòng)態(tài)化發(fā)展的方向。
分析力學(xué)計(jì)量裝置的發(fā)展現(xiàn)狀能夠更好地推動(dòng)其應(yīng)用,為力的測(cè)量提供幫助,為實(shí)際工作提供動(dòng)力,相較于傳統(tǒng)的力學(xué)測(cè)量裝置,當(dāng)前的裝置得到了一定的發(fā)展和優(yōu)化,為滿足力學(xué)計(jì)量的實(shí)際需求,促進(jìn)裝置技能的改革創(chuàng)新,研究其發(fā)展趨勢(shì)極為重要。
科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展給諸多領(lǐng)域帶來(lái)了發(fā)展前進(jìn)的動(dòng)力,自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)能夠?yàn)榱Φ臏y(cè)量提供靈活方案,能夠增加測(cè)量的精度和準(zhǔn)確度,滿足不同的測(cè)量需求,自動(dòng)化控制技術(shù)為力的測(cè)量提供便利,提高檢測(cè)精度,質(zhì)量也得到一定保障,科學(xué)信息技術(shù)的融入,增加信號(hào)傳輸系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地獲得力的大小情況,同時(shí)自動(dòng)化發(fā)展方向也能夠提高機(jī)械生產(chǎn)的效率,解決傳統(tǒng)技術(shù)的復(fù)雜多變,解決在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中生產(chǎn)技術(shù)單一的問(wèn)題,能夠與生產(chǎn)的開發(fā)研制工作相契合,減少人力物力的浪費(fèi),增加社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)自動(dòng)化方案也能夠緩解工程中存在的誤差及錯(cuò)誤,智能化方案滿足了工程工作需求,使得數(shù)據(jù)更加可靠,內(nèi)容更加完善,這才是力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置未來(lái)的發(fā)展趨向。
隨著機(jī)械現(xiàn)代化的發(fā)展,機(jī)械加工領(lǐng)域中對(duì)力的測(cè)量范圍要求更廣,為了滿足當(dāng)前的測(cè)量需求,力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置得到進(jìn)一步的優(yōu)化和改良,能夠滿足的測(cè)量范圍更廣,測(cè)量范圍受到測(cè)量的環(huán)境要求限制,勢(shì)必會(huì)影響到其正常使用。為更好地發(fā)揮力學(xué)計(jì)量裝置的積極作用,需要在未來(lái)的設(shè)計(jì)中擴(kuò)大測(cè)量范圍,提高裝置的實(shí)用性,適應(yīng)各種不同的測(cè)量要求,突破測(cè)量范圍限制,更好地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中去。無(wú)論較小力值或者超大力值的設(shè)計(jì)都能夠應(yīng)用力學(xué)控制技術(shù)得到,量限的延伸增加了計(jì)量裝置的實(shí)用性,擴(kuò)大了其使用范圍,是未來(lái)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)裝置的發(fā)展趨勢(shì)。
力學(xué)計(jì)量裝置在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中采用信號(hào)輸出的方式實(shí)現(xiàn)靜態(tài)化的力的傳輸工作,測(cè)量結(jié)果更直觀、方便,而且精度高,但在未來(lái)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,靜態(tài)化的方式使力的測(cè)量工作在自然過(guò)程中受到外界干擾及其他影響,為了更好地發(fā)揮力學(xué)計(jì)量裝置的精準(zhǔn)測(cè)定,需要對(duì)靜態(tài)化的輸出方式轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)化收集和處理,通過(guò)周圍環(huán)境的變化信號(hào)的情況,了解到測(cè)量的實(shí)際情況,動(dòng)態(tài)化信號(hào)測(cè)定更加準(zhǔn)確和可靠,測(cè)定準(zhǔn)確度和精確度更高,受到周圍環(huán)境的影響較小,是目前力學(xué)計(jì)量裝置研發(fā)創(chuàng)新的重要方向。
在力學(xué)計(jì)量技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展過(guò)程中,激光技術(shù)的應(yīng)用能夠使測(cè)量更加準(zhǔn)確和方便,減少周圍環(huán)境對(duì)信號(hào)傳輸?shù)母蓴_和影響,是更為先進(jìn)的測(cè)量方案,信號(hào)的穩(wěn)定和可靠能夠保障力的測(cè)量,準(zhǔn)確及時(shí)反饋測(cè)量結(jié)果,不受外部干擾,操作簡(jiǎn)便,激光的應(yīng)用是現(xiàn)代化發(fā)展的主要內(nèi)容,及時(shí)發(fā)現(xiàn)信號(hào)傳輸過(guò)程中存在的漏洞和問(wèn)題也能夠規(guī)避測(cè)量中的誤差出現(xiàn),增加精準(zhǔn)度和質(zhì)量,確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確。
目前應(yīng)用較為廣泛的力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置應(yīng)用了傳感技術(shù),力學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的準(zhǔn)確和精確度為力的測(cè)量提供了一定的便利,強(qiáng)化傳感技術(shù)能夠更好地發(fā)揮積極作用,利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的積極優(yōu)勢(shì),傳統(tǒng)的測(cè)量方案進(jìn)行優(yōu)化和改革,融入多普勒效應(yīng)完成傳感器進(jìn)行創(chuàng)新和研發(fā),新的傳感器擁有更強(qiáng)的傳感能力和更精確的測(cè)量結(jié)果,是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的方案,也是研究的重點(diǎn)內(nèi)容,強(qiáng)化傳感技術(shù)是創(chuàng)新力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)裝置、創(chuàng)新發(fā)展的重要內(nèi)容。
在力的測(cè)量過(guò)程中提高校準(zhǔn)工作的靈敏度能夠一定程度上提高測(cè)量的精準(zhǔn)度,當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)和力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)裝置的發(fā)展為校準(zhǔn)工作提供更快捷的方案、更靈敏的結(jié)果,及時(shí)反饋力的數(shù)值信息,減少人為誤差,而且增加了測(cè)量的效率,目前力學(xué)裝置的自動(dòng)化發(fā)展將使其靈敏度增強(qiáng),科學(xué)有效的應(yīng)用使得測(cè)量結(jié)果更加精確,結(jié)合力學(xué)計(jì)量得出的結(jié)果,能夠方便力學(xué)加工領(lǐng)域中的實(shí)際工作,增加信息處理技術(shù),數(shù)據(jù)靈敏度更高,為力的測(cè)量工作提供更便捷的方案。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,力學(xué)計(jì)量裝置的種類逐漸增多,應(yīng)用于不同的測(cè)量實(shí)際情況中,考慮到不同計(jì)量裝置的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),選擇恰當(dāng)適合的計(jì)量裝置,使得測(cè)量結(jié)果更加精確和完整,使目前生產(chǎn)發(fā)展更具便捷和精準(zhǔn)程度。力學(xué)測(cè)量結(jié)果對(duì)生產(chǎn)發(fā)展起到巨大的幫助,增加數(shù)值的可靠性才能夠更好地完善計(jì)量體系,發(fā)揮力學(xué)計(jì)量裝置的積極作用,根據(jù)行業(yè)中的內(nèi)部參數(shù)來(lái)發(fā)揮實(shí)際應(yīng)用,為測(cè)量結(jié)果提供可靠的保障才能為機(jī)械生產(chǎn)提供動(dòng)力,對(duì)力的測(cè)量的高要求、高效率和高標(biāo)準(zhǔn)才能夠一步步促進(jìn)力學(xué)計(jì)量的發(fā)展進(jìn)步,促進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí),結(jié)合新型科學(xué)技術(shù)及其方案,使得計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置得到更新優(yōu)化,測(cè)量結(jié)果更具準(zhǔn)確性和可靠性。