2MN静重叠加复合式力标准机的制作方法

本发明属于力标准机的技术领域，具体是指一种2MN静重叠加复合式力标准机。

背景技术：

力值计量与国家的经济建设、国防建设、科学研究及人民生活有着重要的关系。力标准装置是产生标准力值，用于检定、校准标准测力仪或力传感器的力值计量标准，称之为力标准机。力标准机通常有四种类型：静重式、杠杆式、液压式和叠加式。

利用地球引力场中砝码的重力产生力值建立力值基、标准，砝码质量直接溯源到质量标准，可以获得较高的准确度，此种类型的力标准机称之为“静重式力标准机”。目前，世界各国均采用静重式力标准机作为量值溯源的基准，世界上最大的静重式力标准机为美国国家标准与技术研究所(NIST)的1000klbf(约4.5MN)，力值相对扩展不确定度为0.002％(k＝3)；中国最大的静重式力标准机是保存在中国测试技术研究院的1MN力值国家基准，力值相对扩展不确定度为0.002％(k＝3)。静重式力标准机体积庞大、造价昂贵，因其准确度最高，世界各国均建立作为力值计量的最高标准(基准)。

采用力传感器作为参考标准，与被检传感器串联，以机械或液压方式施加负荷的力标准机，国际上将此种类型的力标准机称之为“叠加式力标准机”。由于叠加式力标准机结构简单造价相对较低，准确度没有静重式力标准机高但又能满足检定、校准的需要，因此被世界各国采用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种2MN静重叠加复合式力标准机，实现静重式力标准机和叠加式力标准机的二合一，有效提高设备利用率和检测效率。

本发明是这样实现的：

2MN静重叠加复合式力标准机，包括上部加载机构、机架；所述上部加载机构包括上梁、底座、四根滚珠丝杆、移动梁、周边四根支撑柱；所述四根滚珠丝杠穿设于所述上梁和所述底座，所述移动梁套设在所述四根滚珠丝杠上；所述机架位于所述底座下方；所述机架组成一个刚性笼状结构；还包括2MN油缸活塞、承压板和标准传感器组；所述2MN油缸活塞安装于所述上梁上；所述标准传感器组由3台680KN传感器组成，其嵌入式安装于所述移动梁中；所述承压板设置于所述移动梁上。

进一步地，所述上部加载机构还设置有反向器、拉向连接件；所述机架内设有中心吊杆；所述反向器包括上支座、立柱、下支座；所述上支座与所述下支座之间通过所述立柱连接；所述立柱穿设在所述移动梁上，所述上下支座分别位于所述移动梁上下方；所述拉向连接件与所述中心吊杆之间通过螺纹连接；所述下支座与所述中心吊杆之间通过一关节轴承连接；所述关节轴承包括一个具有中心孔的球面连接件、设于所述下支座内侧底部的弧形面托件；所述具有中心孔的球面连接件套设于所述中心吊杆；所述具有中心孔的球面连接件底部为球面，与所述弧形面托件相抵接；所述立柱的数量为三个，在所述上支座与所述下支座之间间隔均匀分布。

进一步地，所述机架底部为安装座；所述安装座为中空结构，一侧面为透空；一砝码拆卸移动机构从所述安装座透空部位伸入所述安装座中空结构内，用于将砝码从机架内取出；一外部升降机构伸入机架内，用于将砝码在机架内进行升降；所述机架内设有中心吊杆、砝码、砝码托盘、卡套；所述砝码和砝码托盘套设于所述中心吊杆上；所述中心吊杆上设有一凹槽；所述卡套为两个半圆形的卡环；所述两半圆形卡环卡设于所述凹槽内；所述砝码托盘的外边缘向下延伸，恰好将卡设于所述凹槽内的卡套进行约束。

进一步地，所述机架内底部中心装设有一吊挂系统加载状态检测装置，包括一检测座、六个无接触探头；所述检测座为圆环形结构，与吊挂系统同心；所述检测座包括基底部、环形部；所述六个无接触探头均匀分布于所述环形部上。

进一步地，所述无接触探头是非接触式位移传感器。

本发明的优点在于：

本发明2MN静重叠加复合式力标准装置，采用静重叠加复合式设计，可有效提高检测效率和设备利用率。本发明着重对静重式力标准机结构进行改进设计，具体为可实现无障碍拆装砝码的吊挂机构设计与制造，叠加静重复合式机架结构设计与制造。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明中的首级吊挂部分结构示意图。

图3是本发明中的关节轴承部分结构示意图。

图4是本发明中的机架结构示意图。

图5是本发明中的砝码和砝码托盘装置结构示意图。

图6是本发明中的吊挂系统加载状态检测装置。

【具体实施方式】

如图1所示，2MN静重叠加复合式力标准机，包括上部加载机构1、机架2；所述上部加载机构1包括上梁11、底座12、四根滚珠丝杆13、移动梁14、周边四根支撑柱15；所述四根滚珠丝杠13穿设于所述上梁11和所述底座12，所述移动梁14套设在所述四根滚珠丝杠13上；所述机架2位于所述底座12下方；所述机架2组成一个刚性笼状结构；还包括2MN油缸活塞3、承压板4和标准传感器组5；所述2MN油缸活塞3安装于所述上梁11上；所述标准传感器组5由3台680KN传感器组成，其嵌入式安装于所述移动梁14中；所述承压板4设置于所述移动梁14上。本发明2MN静重叠加复合式力标准装置，采用静重叠加复合式设计，可有效提高检测效率和设备利用率。

如图2和图3所示，所述上部加载机构1内还设置有反向器6、拉向连接件7；所述机架2内设有中心吊杆8；所述反向器6包括上支座61、立柱62、下支座63；上支座61与下支座63之间通过立柱62连接；所述立柱62穿设在所述移动梁14上，所述上下支座61、63分别位于所述移动梁14上下方；拉向连接件7与中心吊杆8之间通过螺纹连接；所述下支座63与所述中心吊杆8之间通过一关节轴承9连接；所述关节轴承9包括一个具有中心孔的球面连接件91、设于所述下支座63内侧底部的弧形面托件92；所述具有中心孔的球面连接件91套设于所述中心吊杆8；所述具有中心孔的球面连接件91底部为球面，与所述弧形面托件92相抵接；所述立柱62的数量为三个，在所述上支座61与所述下支座63之间间隔均匀分布。本发明的反向器6和中心吊杆8可分离，对被测件进行压向测试时反向器工作，反向器载荷为20kN，作为力标准机的首级载荷。对被测件进行拉向试验时，反向器6与中心吊杆8脱开，不工作，避免了反向器6倾斜、摆动对测量准确度的影响。由于反向器6与中心吊杆8可分离，可实现整机在20kN到2MN量程范围内按规程检定，扩大了量程范围，提高拉向测试测量的准确度。

如图4所示，所述机架2底部为安装座10；所述安装座10为中空结构，一侧面为透空；一砝码拆卸移动机构20从所述安装座10透空部位伸入所述安装座10中空结构内，用于将砝码从机架2内取出；一外部升降机构(图未示)伸入机架2内，用于将砝码在机架2内进行升降；如图5所示，所述机架2内设有砝码加卸载机构400、中心吊杆8、砝码21、砝码托盘22、卡套23；所述砝码21和砝码托盘22套设于所述中心吊杆8上；所述中心吊杆8上设有一凹槽81；所述卡套23为两个半圆形的卡环；所述两半圆形卡环卡设于所述凹槽81内；所述砝码托盘22的外边缘向下延伸，恰好将卡设于所述凹槽81内的卡套23进行约束。方便砝码快速拆卸。力标准机不工作时开始拆卸砝码，此时砝码放置于砝码加卸载机构400上，拆卸工作时，将砝码拆卸移动机构20移动到砝码底部，将砝码托盘上移，两半圆形的卡环(卡套23)没有了砝码托盘22的约束，将其取下，然后砝码托盘22便可无障碍的移动到中心吊杆8底部，将放置在砝码加卸载机构20上的砝码用外部升降机构托起，将砝码旋转一定角度，外部升降机构即可将砝码无障碍的运送到机架底部的砝码拆卸移动机构上，移出砝码后进行检定。套设在中心吊杆8上的砝码21和砝码托盘22由下而上逐级按上述步骤拆卸，保证所有砝码和砝码吊挂装置均可无障碍快速拆装，以便检定。

如图6所示，所述机架2内底部中心装设有一吊挂系统加载状态检测装置，包括一检测座100、六个无接触探头200；所述检测座100为圆环形结构，与吊挂系统同心；所述检测座100包括基底部101、环形部102；所述六个无接触探头200均匀分布于所述环形部上。所述无接触探头200是非接触式位移传感器。根据六个无接触头的测量结果可以计算中心吊杆和反向器的偏倾斜情况。当倾斜超过允许要求时停止试验，重新检查被测件的安放位置等影响吊挂偏摆因素，调整后重新试验，提高测量准确性。

本发明着重对静重式力标准机结构进行改进设计，可实现无障碍拆装砝码的吊挂机构设计与制造，叠加静重复合式机架结构设计与制造。

以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。