[發(fā)明專利]力與力矩杠桿和力與扭矩標準裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310488291.9 | 申請日： | 2013-10-17 |
| 公開（公告）號： | CN103528752A | 公開（公告）日： | 2014-01-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 唐純謙;徐尹杰;唐韻 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國測試技術(shù)研究院力學(xué)研究所 |
| 主分類號： | G01L25/00 | 分類號： | G01L25/00 |
| 代理公司： | 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227 | 代理人： | 魏曉波 |
| 地址： | 610021 四*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 力矩 杠桿 扭矩 標準 裝置 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及力標準裝置和扭矩標準裝置技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種力與力矩杠桿和力與扭矩標準裝置。
背景技術(shù)
力標準裝置，是產(chǎn)生標準力值及用于檢定或校準力傳感器和標準測力儀的標準裝置。根據(jù)其力產(chǎn)生原理分為四類：靜重式力標準裝置、杠桿式力標準裝置、液壓式力標準裝置和疊加式力標準裝置。其中，杠桿式力標準裝置，是利用杠桿靜力平衡原理，借助砝碼和相應(yīng)的加載機構(gòu)，通過杠桿重力臂與力臂形成的杠桿放大比將砝碼重力放大，在有空氣的重力場中產(chǎn)生力值。
目前，杠桿式力標準裝置采用的力杠桿為單重力臂力杠桿。如圖1所示，單重力臂力杠桿主要包括：裝有支撐件13的杠桿本體12，設(shè)置于杠桿本體12一端的傳力件（傳力件與杠桿本體12的連接點為力點，即B點）。其中，支撐件13位于杠桿本體12的一端與傳力件之間的位置，杠桿本體12能夠繞支撐件13的支撐點（支點，即A點）轉(zhuǎn)動；傳力件距支撐件13的距離L1（力臂長度）小于支撐件13距杠桿本體12另一端的距離L2（重力臂長度），傳力件與杠桿本體12的長度中心線垂直設(shè)置，且傳力件與支撐件13的中心線平行。單重力臂力杠桿的使用方法是：將砝碼11設(shè)置在杠桿本體12重力臂末端（重力點，即C點）的連接件（重點刀）下方的砝碼機架中的工作臺上，將被校力傳感器14設(shè)置在傳力件（力點刀）下方的力反向架15中；先將砝碼11通過C點的連接件（重點刀）施加到杠桿本體12的重力臂上，然后通過力反向架15對被校力傳感器14（單重力臂力杠桿的力點，即B點）施加反向平衡力（即拉向力）。
對于上述單重力臂力杠桿，根據(jù)靜力平衡原理可知，砝碼11的重力經(jīng)杠桿重力臂與力臂形成的杠桿放大比放大產(chǎn)生作用力，即對被校力傳感器14施加的作用力為拉向力，作用力F=W﹡L2/L1，其中，W為砝碼11產(chǎn)生的重力；L1為固定力臂，L2為固定重力臂，L2/L1為固定杠桿放大比，且L2>L1。為了使被校力傳感器14獲得壓向力，需要在杠桿本體12一端的傳力件（力點刀）下方設(shè)置力反向架15，將被校力傳感器14放置在力反向架15內(nèi)，通過力反向架15來實現(xiàn)對被校力傳感器14施加壓向力。
扭矩標準裝置，是產(chǎn)生標準扭矩值及用于檢定或校準扭矩傳感器和標準扭矩儀的標準裝置。根據(jù)其扭矩產(chǎn)生原理分為：杠桿式扭矩標準裝置和靜重式扭矩標準裝置。
目前，杠桿式扭矩標準裝置一般為單力臂力矩杠桿、產(chǎn)生單向扭矩值的標準裝置；靜重式扭矩標準裝置采用的力矩杠桿為雙力臂力矩杠桿。如圖2所示，雙力臂力矩杠桿包括：裝有支撐件23的杠桿本體22，支撐件23的中心線與杠桿本體22的長度中心的鉛垂線共線；設(shè)置于杠桿本體22上的扭矩軸24。其中，支撐件23位于杠桿本體22的長度中心位置，扭矩軸24的軸線與杠桿本體的水平中心線共線，即扭矩軸24分別垂直于杠桿本體22的長度中心線和支撐件23的軸線。支撐件23與杠桿本體22的連接點為支點，記支點為A點，扭矩軸24與杠桿本體22的連接點為力矩點，記力矩點為B點，杠桿本體22的兩端分別記為C端和D端，支撐件23右側(cè)的力臂記為L3，支撐件23左側(cè)的力臂記為L4，砝碼21的重力記為W。
雙力臂力矩杠桿的使用方法為，將兩組砝碼21分別設(shè)置在杠桿本體22的C端和D端，將被校扭矩傳感器安裝在扭矩軸24上。記C端砝碼21產(chǎn)生的力矩為正向力矩，產(chǎn)生的正向扭矩為M(+)=W﹡L3，D端砝碼21產(chǎn)生的力矩為反向力矩，產(chǎn)生的反向扭矩為M(-)=W﹡L4。通過杠桿支點兩邊的固定力臂L3或L4將砝碼21的重力W傳遞到力矩點B的扭矩軸24，從而將力矩施加到與扭矩軸24同軸連接的被校扭矩傳感器上。要改變作用力矩的方向，需要利用在杠桿兩邊固定力臂端分別安裝的用于施加正、反向力矩的砝碼加載裝置來實現(xiàn)；要改變作用力矩的大小，同樣需要利用在兩邊固定力臂分別安裝的由多個砝碼21組成的加載裝置來實現(xiàn)。一般情況，10個砝碼21可組成10個不同大小的扭矩（級），要獲得更多的扭矩（級）則需要更多的砝碼21來組合。
但是，目前沒有既能傳遞作用力也能傳遞作用力矩的雙功能杠桿，也沒有既能校準力傳感器還能校準扭矩傳感器的標準裝置。
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