論影響機械天平靈敏度的因素及其調修

林芳

摘 要：在機械天平的實際操作過程中，天平的靈敏度對測量結果有著一定的影響。當天平的空載和全載靈敏度在實際使用中出現不一致現象時，就必須對天平的靈敏度進行調修。本文主要分析了影響天平靈敏度的三大因素，并對天平靈敏度出現過高、過低、吃線、離線等問題時應該如何調修進行了詳細闡述。通過調修使得天平的靈敏度符合規定要求，以確保該天平的測量數據準確可靠。

關鍵詞：天平，三大因素，靈敏度，調修

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

0 引 言

天平是一種精密的測量儀器，廣泛運用于科研和工農業生產領域中。滿足正常使用條件的機械天平，其靈敏性、穩定性、正確性和示值不變性必須符合國家計量檢定規程的要求。其中，靈敏度是衡量天平精度等級的重要指標。天平靈敏度是指在秤盤上增加載量，觀看指針偏移的速度和方向，以及從平衡位置偏轉的格數。偏轉的格數越多，天平靈敏性能就越高；偏轉的格數越少，天平靈敏度就越低，這樣的天平其精度等級就不符合應用標準。另一方面靈敏度太高，天平達到穩定狀態的時間較長，同樣不利于稱量[1]。

1 影響靈敏度的三大因素

1.1 橫梁體重心的布局

橫梁是天平的“心臟”部分，天平性能的好壞，主要取決于橫梁質量的優劣。橫梁體就是天平橫梁與天平指針按照機械天平橫梁安裝要求組裝在一起的部件，橫梁體組裝好壞及零部件質量的優劣對天平的靈敏性和穩定性有著直接影響。一般精密天平的橫梁與指針的重量具有一定的比例關系，如果要求指針和橫梁都“重”就不能保證靈敏性和穩定性。在實際操作過程中，當天平的靈敏性不滿足要求時，可以優先考慮減“輕”指針上的重量，在指針無法減“輕”的情況下，可以在橫梁上適當配“重”。相反，當天平的穩定性失調時，可以考慮減“輕”橫梁上的重量。在橫梁無法減“輕”的情況下，適當在指針上增“重”，從而使得穩定性達標。

1.2 瑪瑙刀口的質量

橫梁是天平的“心臟”，那刀口就是橫梁的“心臟”。刀口的質量不好，天平的精度就無法保證。目前主流的方法是采用瑪瑙材料做刀口，其特點是：硬度高、耐磨。同時瑪瑙刀口的鋒利光滑程度也與天平的計量性能息息相關。當天平經過長期使用出現刀口嚴重磨損、裂紋、鋸齒、毛刺等現象時，天平的四大計量性能同樣無法得到保證。因此在使用天平開關旋鈕時應從緩從穩，避免天平劇烈晃動，減少外界因素導致的震動影響。只有按照正確流程操作才能有效保護瑪瑙刀口，從而延長天平的使用壽命[2]。

1.3 三把刀口的位置

把合乎要求的形狀為等腰三角形的三把瑪瑙刀由刀盒組裝在橫梁的正確部位。安在橫梁中間的是支點刀，支點刀的刀刃向下。另外兩把刀是承重刀，刀刃向上。這兩把刀安裝在與橫梁支點刀等距離的左右兩邊，左邊的叫左邊刀，右邊的叫右邊刀。這三個刀刃必須平行且在同一個水平面內，如圖1所示。

2 天平靈敏度的調修

天平的靈敏度不符合規定時，一般分為兩種情況：一種情況是靈敏度偏高，另外一種情況是靈敏度偏低。天平的空載和全載靈敏度不一致時，即產生所謂的吃線和離線，如圖2，3所示。

2.1 天平的靈敏度不符合時的調修

2.1.1 天平靈敏度過高的調修

天平在頻繁地使用或調修后，其靈敏度會發生改變。比如在調修后，天平橫梁的重心偏高，超過原來設計要求，造成天平的靈敏度達不到原來的出廠標準。靈敏度過高會損失一部分的穩定性，造成擺幅不正常，來回漂浮，難以讀數的情況。以TG328A為例進行調修時，首先用左手握緊天平橫梁，再用右手慢慢自右向左旋轉天平橫梁上的重心坨，通過降低天平橫梁的重心坨，使得天平的靈敏度達到國家規定要求。

2.1.2 天平靈敏度過低的調修

天平靈敏度過低則會影響稱量數據的精確性，主要原因是天平橫梁重心過低或天平存在嚴重離線所致。以TG328A為例，調修時，用左手握緊天平橫梁，另一只手逆時針方向慢慢旋轉天平橫梁上的重心鉈，把靈敏度調整到符合國家規定要求。

針對調修天平的靈敏度出現過高或者過低的現象，調修過程中要保證天平的空載和全載的靈敏度一致。特別要注意的是，重心坨的調整要在技術規范要求的上升下降范圍內去調修，重心坨旋轉一周，可以改變約8個分度。如果大于重心坨的調整范圍，必須更換適合的重心鉈。如果調整重心坨也不能解決問題，那只有靠配重來解決“失重”問題，首先考慮先減輕指針的重量，在指針沒有辦法減輕的前提下，可以適當加重橫梁的重量，以促進靈敏度提高到達國家規定要求。

2.2 天平的空載和全載靈敏度不一致時的調修

天平的空載靈敏度和全載靈敏度在正常的情況下是一致的，也就是說天平橫梁上的三把刀的刀刃必須是在一條直線上，平線時靈敏度與載荷無關，這是一臺工作狀況良好的天平必須具備的條件。但是，由于多種因素，天平的空載與全載靈敏度往往是不一致的，一般表現為橫梁的刀口位置發生了改變，即產生了所謂的吃線或離線問題。所謂吃線就是橫梁中刀刀刃點的位置低于兩個邊刀刀刃點的連線。所謂離線就是橫梁中刀刀刃點的位置高于兩個邊刀刀刃點的連線。天平出現吃線或者離線狀態時，都會直接影響到天平靈敏度，從而使稱量結果的準確性得不到保證，必須對天平靈敏度進行調修使其達到國家規定要求[3]。

刀盒上下位置的變動就是靠刀盒下面的2個升絲和1個降絲來調整的，如圖4所示。因為刀盒上的刀子是固定的，所以調整刀盒就是調整了刀子的上下位置。A和C螺絲的作用是一樣的，是升刀螺絲，B螺絲是降刀螺絲。

2.2.1 吃線的調修方法

中刀吃線的特點是靈敏度隨著載荷的增加而增加，即全載靈敏度大于空載時的靈敏度。如前所述，就是三刀刃不在一條直線上，也就是人們常說的非平線。解決吃線的方法：吃線就是如圖2所示的情況，即中刀刃吃進兩邊刀刃連線。解決時，首先考慮要降刀線，如圖4所示，具體操作是用小扳手輕輕地按順時針方向松動A和C升刀螺絲，再用相同的力按逆時針方向緊B降刀螺絲。然后裝上天平橫梁和懸掛系統，再測天平的空、全載靈敏度，直到三刀刃在一條直線為止。

2.2.2 離線的調修方法

中刀離線的特點是靈敏度隨著載荷的增加而降低，即全載的靈敏度小于空載時的靈敏度。解決離線的方法：離線就是圖3所示的情況，即中刀刃在兩邊刀刃連線的上面。解決時，首先考慮要升刀線。如圖4所示，具體操作是用小扳手輕輕地按順時針方向松動B降刀螺絲，再用相同的力按逆時針方向緊A和C升刀螺絲。邊調邊進行測試，直到三刀刃在一條直線為止。

在調修吃線和離線存在的問題時，輕易不要動中刀，只有在中刀損壞或者更換中刀時才可調修。可以不松開刀盒上的對頂螺絲，先對兩個邊刀進行調修。如果天平吃線比較大時，先把刀盒上的對頂螺絲輕輕松開，然后再調整刀盒上的升降刀螺絲，直到達到規定要求后再將刀盒對頂螺絲緊固好[4]。

2.3 調修靈敏度時應該特別注意的幾個問題

（1）在天平的空載與全載靈敏度一致的情況下，通過微調來提高或降低重心坨的位置時要考慮到天平的穩定性。

（2）當天平的空載與全載的靈敏度出現不一致時，首先要認真判斷出天平刀線的情況，其次要了解天平刀盒結構，然后再對刀盒進行細致入微的調節，否則就達不到調修的目的。

（3）調修天平時要細致入微，握橫梁的手要掌握輕重合適，一般是左手握住橫梁，右手進行調節，緊螺絲的量與松螺絲的量要基本相等，防止臂差出現。調修時不能損壞天平刀子，仔細觀察，不急不躁，耐心反復調試才能達到目的[5]。

3 結 語

本文通過分析影響機械天平靈敏度的因素，以及在使用天平時靈敏度出現問題時的調修，得出無論是什么因素、問題，只要通曉機械天平的結構原理，就能對機械天平進行恰當地調整，確保計量數據準確可靠。