調整TG328天平臂長的方法和技巧

更新時間：2011-12-20

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調整TG328天平臂長的方法和技巧
柳州鋼鐵（集團）公司寧健

TG328系列機械天平是各工礦企業、科研單位試驗室中常用的精密稱量儀器。其檢定分度值e等于實際分度值d，即e=d=0.1mg，指針下端的微分標尺通過光學器件投影在顯示屏上，顯示屏正中央有一條可隨調零桿左右移動的豎直刻線（其移動幅度約為6分度），可使之與微分標尺上的“0”標線重合。當天平指針滿偏轉時的正式分度數為100d，對應量值為10mg。
天平檢定人員在定期檢修、檢定過程中，經常需要對橫梁不等臂性誤差進行調整，即“調臂長”。這是天平檢修、調試過程中較為繁鎖而又難于掌握的技術之一。
在非自動天平檢定規程中對天平的橫梁不等臂性誤差計算公式為：
Y=±m*k/2Sp±[（L3+L4）/2–（L1+L2）/2] （1）
式中：m*k，為交換等量砝碼之后在較輕的稱盤上所添加的標準小砝碼k的折算質量值；Sp為天平全載分度值。
計算公式中正負號選取的規則：若小砝碼加在左盤，m*k/2ep項前為正號，反之為負號。當平衡位置L2相對于L1代數值增大時，則方括號前面取負值，反之取正值。
對天平檢定人員來說，如果按照規程的步驟進行調整及檢定，假設測得的數據如下：
秤盤上的載荷
順序
左盤
右盤
平衡位置
1
0
0
0
2
P1
P2
–3.3
3
P2
P1（k）
–2.1
4
0
0
0.4
從上表的數據中很難直接估算出臂長的誤差是多少，必須通過計算：
Y=–m*k/2Sp +（L3+L4）/2–（L1+L6）/2
將m*k=2.00mg及相關數據代入得：
Y =–2.000/2*0.1+（–3.3–2.1）/2–0.2
=–10–2.7–0.2
=–12.9（左臂長）
分析：由于需要使用小砝碼k，每調整一次，就要計算一次，然后再調整、再計算，費時費力。而且這種方法沒有明確的調整量，很難把握，不適合于現場檢定。
筆者通過工作中的分析、總結，了一套、便捷的調整精密天平臂長的工藝方法，姑且取名“預知法”，自一九九七年沿用至今，效果很好。下面以TG328A型雙向標尺天平（左邊重顯示負值,右邊重顯示正值）為例介紹如下，供大家參考。
說明：假設該天平的機械性能和其它方面的計量性能均己符合要求，只是不等臂性超差。
要點一：常備一對選配好的200g三等砝碼（俗稱等量砝碼），兩者之間的質量差值應在0.4～1mg之間，以0.8mg為*（為的是在調整TG328B及TG528天平時也能適用）。設較重的一個為P1，另一個為P2，并做好標記。
依據：檢定規程中的表4，對新生產、修理后的天平，橫梁不等臂性誤差Y的允差值為±3d。
要點二：由于調試中不再使用標準小砝碼k，故m*k=0。
則式（1）簡化為：
Y1=（L3+L4）/2–（L1+L6）/2 （2）
如果零位不超差，由于數值較小，暫且忽略不計，則上式又可簡化為：
Y2=（L3+L4）/2 （3）
即“不等臂性誤差”值近似等于“交換等量砝碼前后兩次讀數的代數和的一半”；
調試前的分析：
設不等臂性誤差Y=0，L1=0，L6=0，
根據式（3）得Y=（L3+L4）/2，即：L4=–L3；
設所使用的等量砝碼質量差值為0.8mg，在Y=0，L1=L6=0的情況下，L3的理想值用L0表示，即：
L0=-0.8mg÷0.1=-8d。
以此作為臂長調整的參考點。即在理想狀態下L3的示值應為-8d，兩砝碼交換后，L4的示值應為：
L4=-L3 =-（-8）=8d。
等量砝碼交換前后，兩次讀數的值之和為：
Lm=｜L4｜+｜L3｜=｜8｜+｜–8｜=16d
如果將P1、P2分別放在左、右兩秤盤的中心，開啟天平后可能會出現兩種情況：
（1）若示值為L3=-18d，則偏差值為：ΔL=L3–L0=-18–（-8）=-10d，說明左臂較長；
（2）若示值為L3=+2d，則偏差值為：ΔL=2–（-8）=10d，則說明右臂較長。
調試步驟：
一、首先，將空秤零位調好，即使L1=0.0，而且經過2～3次開、關，確認示值變動性不超差。
二、將P1、P2分別放在左、右兩秤盤的中心，開啟天平，讀取示值后關閉。
三、保持P1、P2，用方口小扳手將右側臂長調節螺釘向外或向內微旋（調整量的多少有賴于感覺和經驗的積累，動作力求穩、準、輕、緩，只要手指感到螺釘己被略微扳動即可），調整的原則目標是：以-8為原點，超出多少分度就朝相反方向調多少分度。
對第（1）種情況，調整的目標值是：
L3后=L0+∣ΔL∣=-8–（-10）=2d（±2d）；
對第（2）種情況，調整的目標值是：
L3后=L0+∣ΔL∣=-8–10=-18d（±2d）。
（說明：之所以將目標值的公差設定為±2d，是因為考慮到臂長的允差值為±3d，以及零位影響±1d。）
開啟天平，察看調整的效果。一般需反復調整若干次，直至達到目的后關閉天平。下面以第（1）種情況為例進行說明，第（2）種情況道理相同而方向相反。
四、取下P1、P2。調整空秤零位。按步聚（3）再次測試和調整。比如示值為：L33=-10d。
五、交換P1、P2。將P2、P1分別放在左、右兩秤盤的中心，開啟天平，這時，標尺必然偏向右邊，而且其平衡點是可預知的，即：L4≈2×8d–10d≈6d，讀取實際示值，比如：L4=6.2d，然后關閉天平。
分析及判斷：
1、將P1、P2分別放在左、右兩秤盤的中心，開啟天平，L3的讀數應在-8±3d的范圍內。因為Lm=16d，
當L3=-11時，L4約為5，Y2=（-11+5）/2=-3d
當L3=-5時，L4約為11，Y2=（-5+11）/2=3d
只有控制好L3值的范圍，才能確保Y2在±3d的范圍之內，如果超出范圍值，則需重新調整。
情況（1）：L3的示值在范圍之內，讀數為：L3=-10d，初步估算不等臂性誤差：
方法一：Y2=L3–L30=-10–（-8）=-2d；或用
方法二：將L4=Lm+L3=16+（-10）=6d代入式（3）得
Y2=（-10+6）/2=-2d；
2、將P2、P1分別放在左、右兩秤盤的中心，開啟天平，讀取L4的示值，應在（8～5）±2d范圍內，L4的讀數估算：
L4=Lm+L3=16+（-10）=6d
關閉天平。
3、取下P2、P1，讀取空秤平衡位置，關閉天平。
4、橫梁不等臂性誤差驗算。
通過以上粗調和估算，可以初步判定橫梁不等臂性誤差在允許范圍之內，如檢定過程數據記錄如下：
秤盤上的載荷
平衡位置
順序
左盤
右盤
L
1
0
0
0.0
2
P1
P2
-9.5
3
P2
P1
＋6.5
4
0
0
＋0.4
Y=（L3+L4）/2–（L1+L6）/2
=（-9.5+6.5）/2–0.2=–1.5–0.2=-1.7d（左臂稍長）
與不等臂性誤差估算值-2d基本相符。
情況（2）：L3=-6d，初步估算不等臂性誤差：
方法一：Y+=L=-L30=-6–（-8）=2d；或用
方法二：將L4=Lm+L3=16+（-6）=10d代入式（3）得
Y2=（-6+10）/2=2d；
如果Y2大于3d，重新進行第3～5步調整。
2b、將P2、P1分別放在左、右兩秤盤的中心，開啟天平，讀取L4的讀數，應在（8～5）±2d范圍內，L4的讀數估算：L4=Lm+L3，
L4=16+（-6）=10d
關閉天平。
2c、取下P2、P1，讀取空秤平衡位置，關閉天平。
2d．橫梁不等臂性誤差驗算
通過以上粗調和估算，可以初步判定橫梁不等臂性誤差在允許范圍之內，檢定過程數據記錄如下：
秤盤上的載荷
順序
左盤
右盤
平衡位置
1
0
0
0
2
P1
P2
-6.2
3
P2
P1
＋10.4
4
0
0
＋0.2
Y=（L3+L4）/2–（L1+L6）/2
=（-6.2+10.4）/2–（0+0.2）/2=2.1–0.1=2.0d（右臂稍長）
與不等臂性誤差估算值2 d基本相符。
總結：
1．按上述方法在反復調整臂時，不需調整零位，根據計算的偏差調整，有目標、有方向的進行，直至達到要求為止，減少了反復調零的時間。
2．當P1–P2=-0.8mg，將P1、P2分別放在左、右兩秤盤，只要L3的讀數在（-11～-5）d范圍內；交換后L4的讀數在（5～11）d范圍內，就可以初步認為“不等臂性誤差”基本上符合要求，可以轉入下一步檢定工作。
3．此法對其它型號的100g～500g各級機械天平也同樣適用。

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