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极细微簧仪表出示负情态差误解析

来源: http://www.grain17.com  类别:实用技术  更新时间:2015-03-23  阅读

  在相同工作条件和环境中,多数仪表只要定期调整、检定,都能正常使用6 ̄12个月,而有的5μm、10μm扭簧仪表仅使用几个月,扭簧便产生弹性疲劳,不能恢复原状,并且失去预紧力而变松,导致扭簧上的指针在刻度盘上反映负方向偏差,而无法调整,使仪表不能正常使用,只有重新更换扭簧。为了正确使用和防止弹性部件变形,控制仪表示值负方向偏差,对其容易引起示值变化的相关因素进行认真细致的研究分析,在理论和实践方面找到了一些解决问题的有效方法。

  原因分析导致5μm、10μm(使用同一规格的扭簧)扭1.测杆2.装头套3.微动螺钉4.表壳5.刻度盘6.指针7.扭簧8.传动角架9.膜片形平弹簧10.阻尼器11.可调架与片簧扭簧仪表结构示意扭簧实践验证参数对比材料、弹性模数制作工艺要求尺寸规格(厚×宽×长)mm数量方法合格率不合格(%)原因1μm10μm相同0.009×0.15×4010相同40抗拉张力差10相同100相同簧仪表示值产生负方向偏差的外部和内在因素很多。外部因素主要有:扭簧受外力的作用、受温度变化以及受潮湿环境的影响等都容易使仪表示值产生变化,在这里不展开讨论;内在因素主要有:扭簧、片簧以及传动角架等弹性部件疲劳而引起仪表的示值变化。为解决这一问题,以10μm和1μm的扭簧仪表为例,对其上的扭簧、片簧及传动角架,进行对比分析,找出影响10μm仪表示值负方向偏差的内在因素。

  扭簧的性能和作用扭簧是采用锡锌青铜或磷青铜片,将其两端固定后,自其中央开始沿轴线向两侧相反方向扭转16圈,经热处理定型而制成的;弹性模数E平均值在1.1×106~1.2×106kg/cm2之间;原始扭转角度为4000°;轴向拉伸张力要求大于等于1080°。扭簧厚度通常为0.015~0.009mm,宽度为0.24~0.11mm,长度为30~40mm,常用的扭簧规格有九种,用在不同精度的扭簧仪表中,它不但起到将测杆的轴向运动转换为指针的角位移运动,而且还起到放大和预紧力的作用,以补偿仪表在使用时所出现的偏差。扭簧在一定限度内变形与外力成正比,即测杆向上做直线运动,推动传动角架向上,并且拉动扭簧带动指针做顺时针旋转。

  当测量力大时,扭簧受到的拉力也大,则指针旋转角度也大;当测量力小时,扭簧受到的拉力也小,则指针旋转角度小。扭簧长期在受力变形状态下,其变形与外力不成正比,此时扭簧不能恢复原状而使其变松,致使指针不能回到原位,则示值出现负方向偏差,而无法调整。根据扭簧材料的弹性模数和制作工艺以及性能要求等,对10μm与1μm两种扭簧进行理论参数和实践验证对比分析。

  参数对比分析(1)10μm与1μm两种扭簧的材料及弹性模数E值相同,原始扭转角度、扭转节距以及制作工艺,性能要求等均相同。(2)二者的尺寸规格不同,10μm扭簧尺寸为0.015×0.24×40mm;1μm扭簧尺寸为0.009×0.15×40mm,前者尺寸规格大于后者。(3)因为10μm比1μm的扭簧尺寸大,所以从理论来讲,前者抗拉伸张力应比后者好。

  实践对比分析(1)分别将10根1μm扭簧的两端施加外力做拉伸试验,当使其轴向顺时针旋转大于或等于1080°时,消除外力后,全部都能恢复原状,抗拉张力均符合性能要求。

  (2)分别将10根10μm扭簧的两端施加外力做拉伸试验,当使其轴向顺时针旋转大于或等于1080°时,消除外力后,其中有4根能恢复原状,抗拉伸张力符合要求。其余6根抗拉伸张力差,均不能复原,达不到性能要求。

  从以上理论参数对比分析得到10μm比1μm的扭簧抗拉伸张力好;而从实践对比分析得到10μm比1μm的扭簧抗拉伸张力差,因此在使用时容易引起仪表示值产生负向偏差。详见表1.

  片簧的性能和作用片簧是采用厚度为0.1~0.2mm的磷青铜材料制成的,其弹性模数E值平均在1.1×106~1.2×106kg/cm2之间,它同时具有一定的刚性及柔和的弹性,并且还能贮存机械能量,它应用在仪表的可调架上,起着钎焊支撑扭簧和吸收扭簧拉力的作用,同时还起到调整扭簧松紧的作用。因此根据片簧的性能要求等,对10μm与1μm两种仪表上的片簧进行理论参数和实践验证对比分析。

  参数对比分析(1)10μm与1μm扭簧仪表所使用片簧的材料及弹性模数E值相同,制作工艺、使用性能要求等均相同。(2)二者片簧的尺寸规格不同,前者大于后者。(3)因为10μm仪表采用的片簧比1μm仪表采用的片簧尺寸规格大,所以其刚度大,柔和性差。

  实践对比分析对10μm仪表采用的片簧做刚度及柔和性试验:将0.015×0.24×40mm规格的扭簧两端分别钎焊在10μm扭簧仪表的传动角架和可调架上的片簧上,当向扭簧中央逐渐施加外力,直至将其拉断时观察片簧几乎没有被拉动,因此这种片簧的刚度大,柔和性差。

  效果采取整改措施后,收到了以下效果:(1)有效地控制了5μm、10μm扭簧仪表示值产生负方向偏差的概率;(2)延长了5μm、10μm扭簧仪表使用的寿命,提高了仪表的使用效能;(3)节省了仪表的维修费用,降低了员工的劳动强度;(4)由于仪表的使用性能稳定可靠,使被检测的产品质量得到提高。

  结束语综上所述,通过理论与实践的探索,圆满地解决了5μm、10μm扭簧仪表示值产生负方向偏差大而无法调整的难题,获得了比较满意的效果。在今后扭簧仪表的维修工作中,运用理论和实践验证对比分析的方法,为解决疑难杂症,拓宽了思路。

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