拉力、压力和万能试验机专业基础知识问答

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１． 试列举液压万能材料试验机指针回零不好的原 ３ 问：
因是什么？
答：
１油路系统不干净或导向滚轮靠大立柱过紧， ） 引起带 针， 零位变动； ２摆杆主轴不灵敏； ）
３测力活塞的尖角处碰伤； ） ４齿杆与铜齿轮的装配关系过紧或过松， ） 或铜齿轮脏
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上海市计量测试技术研究院 张贵仁 华林虎
１ 问： ． 什么叫做力？ 答： 力是物体间或粒子间的相互作用， 作用的结果可以
验力。当试验机的测量范围分档时， 各量程的零点应重合” 指的是试验机进行试验前通过试验力指示装置的调零机构
Ｆ ｍ （） ＝ ｇＮ
９ 祛码所在地重力加速度（ 一 米每二次方秒） 。
例２ 考虑空气浮力的影响时， 已知质量的祛码在重力 场中产生的重力按下式计算 ：
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一Ｉｏ （ ，０ ＿） ｉ ｈｏ ＊， －Ｂ一 ｓＴ ｒ ！｀ ‘ ０＿ Ｔ ， ＿、
０ １ ０ ２ ０ ３ ． ０ ５ ． ． ． ０ ４ ． ＋１ ３ ．
＋０ ９ ＋０ ８ ＋０ ６ ． ＋０ ４ ． ． ． ＋０ ５ ．
０ ２ ０ ２ ． ０ １ ０ １ ． ． ０ ２ ． ．
． ０ ． ． ． ＋１ １ ＋１ ０ ． ＋０ ７ ＋２ ２ ＋２． ＋１ ８ ＋１ ７ ＋１ ６ ． ． ＋０ ８ ． ０ ５ ０ ４ ． ０ ３ ． ． ． ０ ４ ． ０ ２
污、 有毛刺 ；
５缓冲阀调得过紧， ） 影响摆杆回零； ６指针与度盘之间碰擦。 ） １． 使用三等测力计检定拉压万能试验机时， ４ 问： 为什 么总是尽可能选择极限负荷与试验机度盘最大负荷基本一 致的测力计？
答： 测力计的极 限负荷与被检度盘最大负荷相同或略
大， 可使读数误差降为最小。以 ０５ Ｎ的度盘为例， ． Ｍ 采用 ０６ ． ＭＮ的测力计检定， 在度盘的第一个检定点 ０１ Ｎ时， ． Ｍ 测力计的百分表读数约为 １０ ２ 个分度， 若人的读数误差为 ０２ ． 分度， 则读数相对误差为 ０ １％， ．７ 若采用 １ Ｎ的测力 Ｍ 计，．Ｍ ０１ Ｎ的示值一般为 ７ 个分度， ０ 那么将带来 ０２％的 ． ９
读数相对误差， 显然这不便于准确检测试验机本身的精度。 １． 当检定小负荷试验机时， ５ 问： 发生无法用试验机的平 衡蛇平衡标准测力计及夹具的自重， 应如何处理这种情况？
答： 这种现象比较普遍 ， 通常可用两种方法处理。１将 ）
１． 图示拉力试验机示值刻度原理是什么？ ２ 问： 答： Ｆ 力 作用于摆杆上部半径为 ｒ 的圆弧， 使摆锤扬角 为。设摆锤重力为Ｑ， ， 摆锤重心至转轴轴心Ｏ的距离为 Ｌ ，
何调整？
度盘（ ） ＭＮ
１
检定记录表
编号 ： ＸＸＸ
ＷＥ １０ 液压万能试验机 一０ （） 整机安装水平尚可， １ 检查： 试加满过程中工作状态 良 主体导向灵活， 好， Ａ蛇空荷上升工作台时无带针现象， 加 卸荷后指针回零。
答： 在国际单位制中， 力值是导出单位， 其单位为“ 牛 顿” ）即： １ （ ， 使 千克质量的物体产生 １ Ｎ 米每二次方秒加速
度的力。
土 ．％的专用重力珐码， Ｎ以上至 ５Ｎ的拉力试验机常 ０１ １ ｋ ｋ 用误差限为士 ．％的标准测力杠杆检定试验机的示值。 ０１ ８ 问： ． 检定液压试验机时， 三等测力计的百分表指针抖
０ ３ ０ ３ ． ０ ２ ． ． ． ０ ２ ． ０ ２
答： 上述检定记录表明， 示值变动性较小， 但相对误差呈 现明显的正向系统误差的存在 ， 分析如下 ： （） １ 三个度盘均为正误差， 排除安装水平， 主体部分的
２ ． 使用中和修理后的拉压万能材料试验机检定项 ２ 问： 目与新制试验机检定项 目有什么区别？
动， 通常是什么原因？ 答： 指针抖动是试验机内油压波动造成的， 主要是送油
４ 问： ． 怎样利用力的动力效应测定力值？
答： 力的动力效应是指物体动量发生改变产生加速度， 通过测定物体的质量及其所获得的加速度， 根据牛顿第二定 律， 就确定了作用在该物体上的力值。在重力场中地球的引 力使物体产生重力加速度， 即产生了重量。因此， 可以用已 知质量的物体在重力场中某处的重量来测力。 例 １ 不考虑空气浮力的影响时 ， 已知质量 的祛码在重 力场中产生的重力按下式计算 ： 式中：－祛码的质量（ ｍ 千克） ；
阀阻尼针截面过大， 或弹簧弹性过小， 油液脏污或油液粘度 过小； 在油路中有空气等原因。 ９ 问： ． 试述液压正切摆锤测力机构的测力原理是什么？ 答： Ｆ 试验力 作用于面积为 Ａ的大活塞上， 按帕斯卡定 理， 则面积为Ａ 的小活塞受到的推力 ｆ Ａ ／ ） ， ＇ ＝（ ＇ Ｆ 因此测 Ａ 量 ｆ即可方便地得到 Ｆ ， 。如图示在 ｆ 作用下， 摆锤扬起 ａ 角 达到平衡 ， 则
（） ２ 示值检定室温２｀ 测力计检定温度２ｒ ０ Ｃ； ０ －
０５ ． ０． ２ ０ ０ ０． ８ ０ １ ０ １ ０ ２ ． ４ ０ ． ２ ． ６ ．０
检定点（ ） ＭＮ 相对误差（ ％）
变动度（ ％）
０ ２ ０ ４ ０ ６ ． １ ０ ． ． ． ０ ８ ．
与齿杆的调整作用是不同的。
１． 液压摆锤式试验机在空荷上升工作活塞时， ７ 问： 度 盘指针是不应发生位移的， 但少数试验机却发现指针向前走 几格， 而下降活塞时， 指针又向负方向位移， 试述这种不正常
现象的原因。
万方数据
答： 这种现象通常称为带针， 它会使试验机超差。主要 原因是试验机主体部分摩擦力过大。主体部分的摩擦力主 要有两个方面：） １工作油缸与活塞的配合过紧或碰伤， 脏污 等导致缸塞摩擦大，） ２活塞上升时的导向机构调整不当， 或 间隙过小， 对力值大的试验机以缸塞部分的摩擦力为主， 对 力值小的试验机以导向部分的摩擦力为主要因素。 １． 根据下列检定记录， ８ 问： 分析试验机超差原因及如
则有平衡方程：
无法平衡的这部分重力计人各检定点的力值， 作数据处理； ２增加平衡蛇的重量， ） 进行平衡， 但必须注意加重部分的重 心应位于短臂力点与摆轴轴心连线的延长线上， 保证指示机 构的测力关系式不变。建议采用第一种方法处理。
１． 摆锤式试验机在使用或检定前怎样调零？ ６ 问： 答： 先开动油泵， 升起活塞， 进人工作状态， 卸去ＢＣ两 ， 铂， 调整平衡铭位置， 使摆杆 目 测基本垂直， 并调整齿杆使度 盘指零， 这是第一步。第二步加上 Ｂ Ｃ两铂， ， 看度盘是否指 零， 如不对零， 调齿杆使之对零。如此反复几次， 直至满蛇或 Ａ舵时指针均能对零， 或在半个分度值范围内， 当安装试样， 测力计或其他测力夹具引起指针角位移时， 应调整平衡锭使 指针对零， 而不能调整齿杆。总之要注意平衡锐的调整作用
设 ， 二 ， 计４一 一 ＊ 尚 “
（ 即压板与平衡蛇垂线垂直） 式中： 一 测力活塞作用与拉 卜 一 杆的力（ 牛顿） ；
Ｐ 祛 料的 度（ 克每三次方米） 密 千 － ｒ 码材 。
５ 问： ． 怎样利用力的静力效应测定力值？ 答： 力的静力效应是使物体产生变形。利用具有弹性的 物体在弹性范围内， 物体变形量与作用力成正比的虎克定
Ｇ 摆锤重量（ － 牛顿） ； Ｉ 摆杆长度（ ； 一 米）
１ 摆锤摆动中心至力 —
律， 在确定变形量与力值对应关系之后， 再通过测定物体的
弹性变形量即可测定力值。 ６ 问： ． 怎样理解国家标准 Ｇ ／ ３２ 一１９《 Ｂ＇ ７２ ９２液压式压 Ｔ
ｆ 的作用点的距离（ ； 米）
ｌ Ｌ ｌ｝ ｕｚ Ｓ ｌ Ａ 尸Ｌ ， ＼尸 “ｊ
而 压板推动 齿杆移动的 距离ｘ ｘ 从ｔ 一ｇ ａ］ 为：二 ｇ ｔ（一 ） ａ ｐ
两式合并简化后得 ：
Ｆ ｍ （一ｋ （） ＝ ｇ１ Ｐ Ｎ 伽）
式中： 珐码的质量（ 二 千克） ；
９ 祛码所在地重力加速度（ 一 米每二次方秒） 。 Ｐ 气密度（ ｋ 一空 千克每三次方米） ；
测量范围的零点示值是否一致 ， 在切换不同测量范围过程中 不允许再调整零点。
小（ 力值） ， 方向和作用点， 这就是力的三要素。
３ 问： ． 国际单位制中力值单位的定义是什么？
７ 问： ． 额定负荷不大于 ５Ｎ的拉力试验机的示值检定 ｋ 常用检具是什么？ 答 ： １０ ０Ｎ及以下规格的拉力试验机常用误差限为 对于
ｑ 摆锤摆动中心至力 一 ｆ 作用点连线与水平线
（ 或力 ｆ 作用方 向的垂 线） 的夹角
归 一压板边缘与摆动中 一 ， 心至齿杆垂线间的夹角；
万方数据
由此关系可知， 齿杆位移 ｘ 与力 ｆ 成正比， 依次可等分 度盘， 指示力值 Ｆ ｏ １ 问： ０ 液压摆锤式试验机测力部分摩擦主要发生在哪 些部位， 对示值误差的影响如何？ 答： 测力部分的摩擦主要发生在；１指示机构中从动 （） 针、 指针轴， 齿杆与齿轮， 齿杆导轮等运动部件； ） （ 测力活塞 ２ 与油缸的配合面；３摆轴；４其他运动件的碰擦。测力部 （） （） 分的摩擦使试验机产生负误差， 对小负荷的影响大， 而对大 负荷的影响小。 １ ． 试述图示液压摆锤试验机的工作原理是什么？ １ 问： 答： 当电动机 ９ 如图： 带动油泵 ７ 旋转时， 油箱 ６ 的油 经滤油网被吸人油泵， 经过油管 ５ 进人送油阀 １。当送油 ０ 阀关闭时， 油压顶开溢流阀活塞 ， 经过油管流回油箱， 当送油 阀开启时， 油经过油管进人工作油缸 ｎ 中， 推动工作活塞 １ 上升， ３ 工作油缸的油经过油管 １ 接至回油阀 １ ， ４并与测力 油缸 １ 相通， ２ 当回油阀关闭， 工作油缸的油以相同压强推动 测力活塞， 带动拉杆， 使试验机指示出被测力值。当回油阀
ｈ 摆锤摆动中心至齿 —
杆的垂直距离（ ； 米）
力试验机》 和规程刀Ｇ ５ 一 ９５非金属拉力、 １７ １９《 压力和万能 试验机计最检定规程》 力的测量与指示装置均应有调零 中“ 机构， 各，程的零点应重合” 的规定？
答： 该技术要求包含两个方面的内容 ： 一是试验机的试 验力指示装置均应有调零机构 ， 用于扣除如试样、 附件等 自 重产生的初负荷， 使指示装置准确指示出作用在试样上的试
开启时， 油则经过油管 ８ 流回油箱。
Ｆ・ ｒ＝ Ｑ ｓ ａ Ｌｉ ｎ
Ｆ 里ｓ ＝ ｉ ｎ ｇ
． ，，均 常 令Ｋ 塑 ． 二 为 数， ＝ ． ＱＬ
则Ｆ ｓ ａ ＝ ｎ Ｋｉ
可见力 Ｆ与摆杆转角 ａ 的正弦成正 比， 而不是与 ａ 成正 比， ， 因此 弧形度盘是不等分的。
改变物体或粒子的机械运动状态， 改变其原有的动量， 还可 以使物体产生变形。因而凡是能使物体或粒子动量发生改 变而获得加速度或者使物体发生变形的作用就称为力。
２ 问： ． 什么是力的三要素？ 答： 力是一个矢量 ， 要全面描述一个力 ， 应该确定它的大
调整零点， 然后切换不同测量范围， 观察零负荷条件下各级