*動(dòng)態(tài)力基準裝置中砝碼的分檔與控制方法：

本文介紹新研制的1200kN*動(dòng)態(tài)力基準裝置中砝碼的分檔思想及自動(dòng)加載控制的實(shí)現方法。

*、引言

1200kN標準動(dòng)態(tài)力源是基于帕斯卡定律的液壓放大式原理建成的[1]。在小徑測力油缸上加載標準砝碼,與測力油缸相通的大工作油缸上復現放大的標準力值,然后用沖擊卸荷的方法獲得*個(gè)近似于理想的負階躍力[2]。該裝置受?chē)揽乒の醒兄?作我國*大噸位動(dòng)態(tài)力基準,主要用于大力值、寬頻響的力傳感器的校準

• 砝碼分檔思想

根據國防科工委對“標準動(dòng)態(tài)力源系統”任務(wù)書(shū)要求,該裝置力值范圍:50kN～1200kN,力值分檔:50kN～100kN內每隔10kN取*點(diǎn),100kN～500kN內每隔50kN取*點(diǎn),500kN～1200kN內每隔100kN取*點(diǎn)顯然,從滿(mǎn)足力值要求及裝置的*小化出發(fā),對標準砝碼質(zhì)量的分檔的優(yōu)化目標是:①各砝碼的組合必須能滿(mǎn)足任務(wù)書(shū)中*提各點(diǎn)的力值;②砝碼個(gè)數盡量少,以減少傳動(dòng)機構;③*大砝碼質(zhì)量盡量小,以減小測力機空間。根據以上要求,本文*次提出了利用二進(jìn)制數的思想對標準砝碼進(jìn)行分檔設計,不*滿(mǎn)足了以上*述各點(diǎn)力值要求,而且將其在50kN～1200kN內每隔10kN取*個(gè)點(diǎn),即*小分辨力為10kN。具體方法如下:將砝碼質(zhì)量比設計為:1∶2∶4∶8∶16∶32…,這樣只要7塊砝碼就可組合出1～127之間的任*個(gè)整數?？紤]測力機空間安裝及加工方便,將64m質(zhì)量的砝碼拆分為32和32m(m為*小塊砝碼質(zhì)量),這樣設計的8個(gè)砝碼質(zhì)量分為m、2m、4m、8m、16m、32m、32m、32m。如液壓傳遞放大比為200,則產(chǎn)生10kN的標準砝碼質(zhì)量約為511kg。需要說(shuō)明的是,作者未對上述解作過(guò)嚴格的數學(xué)證明,但通過(guò)枚舉法得到的幾組解與上述二進(jìn)制數法設計得到的解相比,上述解是好的。通過(guò)調研*許多計量部門(mén)已建的標準測力機的砝碼分檔設計,如能改為本二進(jìn)制數法設計,將會(huì )得到更趨合理的解。

三、自動(dòng)加載原理

圖1為作者課題組設計完成的標準動(dòng)態(tài)力測力機機械系統結構簡(jiǎn)圖。圖中,1為提升缸塞系統,2為提升架,3為測力缸塞系統,4為掛桿,5為標準砝碼,6為砝碼檔塊。根據上述砝碼分檔思想,該測力機共有8塊砝碼組成,可獲得50kN～1200kN的各檔力值(*小分辨力值10kN)。其加載過(guò)程如下:

①提升油缸上升,將*有砝碼都掛在提升桿上,并使砝碼脫離砝碼檔塊;

②根據載荷要求,將選中的砝碼檔塊轉90°移開(kāi),其中每塊砝碼由均稱(chēng)分布的三塊檔塊支承;③回落提升缸,選中砝碼就擱在測力缸下面的掛桿上,而未選砝碼仍被擱在原砝碼檔塊上。

四、控制方法

利用單片機擴展的1根I/O口線(xiàn)控制用于駁動(dòng)*塊支承砝碼檔塊轉動(dòng)的三只伺服微電機的正反轉,砝碼檔塊的到位停運由微動(dòng)限位開(kāi)關(guān)自動(dòng)實(shí)現。具體電路可參考文獻[1]。這樣共需8根I/O口線(xiàn),剛好占用*個(gè)控制命令字節,如圖2*示。在軟件編程時(shí),使控制字節的第1位對應1m砝碼,第2位對應2m,依次類(lèi)推。這樣使得輸入力值數即為實(shí)際的控制命令字節,無(wú)需查表,大大方便了編程。需要指出的,在本裝置中由于砝碼掛桿也有重量,在設計時(shí)取其質(zhì)量為5m,這樣在選擇砝碼控制時(shí),只要將力值數減去5即為命令數。如果力值數超過(guò)(64+5)×10kN時(shí),由于將64m分為兩個(gè)32m,此時(shí)需將命令字節的第8位置位即可,大大地方便了編程。

五、結束語(yǔ)

由于巧妙地利用了二進(jìn)制數思想設計砝碼分檔,不*滿(mǎn)足了任務(wù)書(shū)對力值檔指標要求,而且使得100kN以上的力值分檔分辨力也降到10kN,同時(shí)使編程控制大為簡(jiǎn)化。這可為其它標準測力機的砝碼分檔和自動(dòng)加載控制的設計和改造提供有益的幫助。