靜重式力標準機的交換碼方法

靜重式力標準機的交換碼方法

1力平衡過程控制靜重式壓力計使用標準重量作為標準負荷，并通過岐率裝置將標準負荷分配給檢測到的力量儀。在實際應(yīng)用中，靜重式力標準機利用少量砝碼，以1,2,2,5,10（或1,1,2,5,10）方式進行組合為實現(xiàn)靜重式力標準機砝碼交換時系統(tǒng)達到無逆負荷現(xiàn)象的力平衡過程控制，提出并建立了利用彈性力替代砝碼重力，砝碼交換過程中重力與彈性力達到力平衡的基本原理和試驗方法，以及靜重式力標準機砝碼交換時系統(tǒng)達到力平衡過程控制的一種預(yù)加荷裝置。2力傳感器s1的動作為了實現(xiàn)倒碼力平衡過程控制，采用了如圖2所示的倒碼預(yù)加荷裝置；倒碼工作時，首先由伺服電動機驅(qū)動裝有位置接近傳感器S3和力傳感器S1的橫梁1向下移動，當由S1感測到橫梁1與承力盤（或吊掛下梁）接觸時，提升框架開始卸下（或加上）砝碼開始動作；然后依靠伺服電動機SM1驅(qū)動橫梁2移動，力傳感器S2感測橫梁2與承力盤的作用力大小。橫梁2的移動位移量跟蹤傳感器S1的初始值，使其保持不變，達到倒碼時力值波動受控的目標。預(yù)加荷裝置的作用原理是：以卸倒碼為例，設(shè)橫梁1與承力盤接觸時S1初始力為0，提升框架向上移動開始卸砝碼，此時由于彈性恢復(fù)作用，必然導(dǎo)致吊掛上的承力盤向上移動，使S1受力的作用增加。隨后伺服電動機SM1啟動，使橫梁2通過傳感器S2作用于承力盤上。橫梁2作用于承力盤上對其施加向下的作用力使吊掛向下移動，直至抵消由于吊掛上升而導(dǎo)致的力值增加，使S1受到的作用力恢復(fù)到初始值。力標準機砝碼提升框架采用液壓或機械控制系統(tǒng)驅(qū)動3預(yù)加荷設(shè)備的力學(xué)模型設(shè)系統(tǒng)為線性的，則倒碼預(yù)加荷裝置的力學(xué)模型如圖3所示。圖中：kΔxkkΔx上述模型可以進一步簡化，如圖4所示。圖中：kΔxkΔx4系統(tǒng)達到力平衡的倒碼控制根據(jù)虎克定律，卸砝碼W保持力值不變的原理如下：初始狀態(tài):P=W,Δx控制目標：ΔP=0系統(tǒng)達到力平衡的倒碼控制結(jié)果：砝碼W脫離吊掛。加砝碼W加載過程中：P=W控制目標：ΔP=0系統(tǒng)達到力平衡的倒碼控制結(jié)果：P=W5力值控制單元的應(yīng)用根據(jù)倒碼力值控制基本原理：Δx=v×t，因v由電動機產(chǎn)生,即倒碼力值控制的速度和精度與預(yù)加荷裝置控制電機的控制性能相關(guān)，關(guān)鍵技術(shù)是預(yù)加荷裝置的控制電機與驅(qū)動機構(gòu)的速度和位移的控制。預(yù)加荷裝置采用獨立的數(shù)字伺服控制單元，這種數(shù)字伺服控制技術(shù)的關(guān)鍵是通過微位移控制技術(shù)實現(xiàn)精確力值控制，這項技術(shù)已在我們過去的疊加式力標準機的力值控制單元中成功應(yīng)用為驗證靜重式力標準機預(yù)加荷裝置倒碼力平衡控制的性能,用一只0.1級2kN標準測力儀在一臺6kN靜重式力標準機上進行了實驗；測力機有2塊2kN、1塊1kN、1塊500N、2塊200N和1塊100N的力值砝碼。在力標準機上進行一組200N～2kN遞增、遞減序列負荷試驗，砝碼以1,2,2,5方式進行組合，實施等力值間隔（10%、20%、……100%F圖4是一幅由當前負荷1000N，經(jīng)倒碼力平衡控制，由1000N加到1500N，再由1500N卸到1000N的過程曲線圖。試驗是由當前負荷1000N，下一級欲加負荷為1500N，需要卸500N同時加1000N，施加到1500N，保持60s；然后在加500N同時卸1000N，卸回到1000N的過程；標準測力儀數(shù)據(jù)采集取樣率為25ms；加、卸荷時間均為10s，試驗數(shù)據(jù)見表1。圖6中的加荷過程曲線由計算機自動采集到的試驗數(shù)據(jù)繪制而成。實驗結(jié)果表明：靜重式力標準機在進行砝碼交換時，采用砝碼交換力平衡控制后的力值波動很?。ㄗ畲鬄?.33%），產(chǎn)生的微小過負荷對被檢0.1級標準測力儀的示值未產(chǎn)生影響6力值傳遞技術(shù)的應(yīng)用(1）經(jīng)砝碼交換力平衡控制的力學(xué)分析與實驗驗證，靜重式力標準機采用預(yù)加負荷實施倒碼力平衡控制的方法在理論上和技術(shù)上是可行的、有效的。為靜重式力標準機性能的提高、力值傳遞技術(shù)水平的提高和發(fā)展提供了一種新的技術(shù)方法。(2）靜重式力標準機采用倒碼力平衡控制方式，初步實現(xiàn)了砝碼無逆程交換的過程。為進一步研究減小以至消除加、卸砝碼及砝碼交換運動過程中的逆負荷現(xiàn)象，提供了一種新的試驗技術(shù)手段。(3）采用預(yù)加荷裝置