调整TG328天平臂长的方法和技巧(转）

调整TG328天平臂长的方法和技巧

柳州钢铁（集团）公司  宁  健


TG328系列机械天平是各工矿企业、科研单位试验室中常用的精密称量仪器。其检定分度值e等于实际分度值d，即e=d=0.1mg，指针下端的微分标尺通过光学器件投影在显示屏上，显示屏正中央有一条可随调零杆左右移动的竖直刻线（其移动幅度约为6分度），可使之与微分标尺上的“0”标线重合。当天平指针满偏转时的正式分度数为100d，对应量值为10mg。
天平检定人员在定期检修、检定过程中，经常需要对横梁不等臂性误差进行调整，即“调臂长”。这是天平检修、调试过程中较为繁锁而又难于掌握的技术之一。
在非自动天平检定规程中对天平的横梁不等臂性误差计算公式为：
Y=±m*k/2Sp±[（L3+L4）/2–（L1+L2）/2]            （1）
式中：m*k，为交换等量砝码之后在较轻的称盘上所添加的标准小砝码k的折算质量值；Sp为天平全载分度值。
计算公式中正负号选取的规则：若小砝码加在左盘，m*k/2ep项前为正号，反之为负号。当平衡位置L2相对于L1代数值增大时，则方括号前面取负值，反之取正值。
对天平检定人员来说，如果按照规程的步骤进行调整及检定，假设测得的数据如下：

顺序        秤盘上的载荷        平衡位置
        左盘        右盘       
1        0        0        0
2        P1        P2        –3.3
3        P2        P1（k）        –2.1
4        0        0        0.4

从上表的数据中很难直接估算出臂长的误差是多少，必须通过计算：
Y=–m*k/2Sp +（L3+L4）/2–（L1+L6）/2
将m*k=2.00mg及相关数据代入得：
Y =–2.000/2*0.1+（–3.3–2.1）/2–0.2
=–10–2.7–0.2
=–12.9（左臂长）
分析：由于需要使用小砝码k，每调整一次，就要计算一次，然后再调整、再计算，费时费力。而且这种方法没有明确的调整量，很难把握，不适合于现场检定。
笔者通过工作中的分析、总结，独创了一套高效、便捷的调整精密天平臂长的工艺方法，姑且取名“预知法”，自一九九七年沿用至今，效果很好。下面以TG328A型双向标尺天平（左边重显示负值,右边重显示正值）为例介绍如下，供大家参考。
说明：假设该天平的机械性能和其它方面的计量性能均己符合要求，只是不等臂性超差。
要点一：常备一对选配好的200g三等砝码（俗称等量砝码），两者之间的质量差值应在0.4～1mg之间，以0.8mg为最佳（为的是在调整TG328B及TG528天平时也能适用）。设较重的一个为P1，另一个为P2，并做好标记。
依据：检定规程中的表4，对新生产、修理后的天平，横梁不等臂性误差Y的允差值为±3d。
要点二：由于调试中不再使用标准小砝码k，故m*k=0。
则式（1）简化为：
Y1=（L3+L4）/2–（L1+L6）/2                    （2）
如果零位不超差，由于数值较小，暂且忽略不计，则上式又可简化为：
Y2=(L3+L4)/2                          （3）
即“不等臂性误差”值近似等于“交换等量砝码前后两次读数的代数和的一半”；

调试前的分析：
设不等臂性误差Y=0，L1=0，L6=0，
根据式（3）得Y=（L3+L4）/2，即：L4=–L3；
设所使用的等量砝码质量差值为0.8mg，在Y=0，L1=L6=0的情况下，L3的理想值用L0表示，即：
L0=-0.8mg÷0.1=-8d。
以此作为臂长调整的参考点。即在理想状态下L3的示值应为-8d，两砝码交换后，L4的示值应为：
L4=-L3 =-（-8）=8d。
等量砝码交换前后，两次读数的绝对值之和为：
Lm=｜L4｜+｜L3｜=｜8｜+｜–8｜=16d
如果将P1、P2分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平后可能会出现两种情况：
（1）若示值为L3=-18d，则偏差值为：ΔL=L3–L0=-18–（-8）=-10d，说明左臂较长；
（2）若示值为L3=+2d，则偏差值为：ΔL=2–（-8）=10d，则说明右臂较长。

调试步骤：
一、首先，将空秤零位调好，即使L1=0.0，而且经过2～3次开、关，确认示值变动性不超差。
二、将P1、P2分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平，读取示值后关闭。
三、保持P1、P2，用方口小扳手将右侧臂长调节螺钉向外或向内微旋（调整量的多少有赖于感觉和经验的积累，动作力求稳、准、轻、缓，只要手指感到螺钉己被略微扳动即可），调整的原则目标是：以-8为原点，超出多少分度就朝相反方向调多少分度。
对第（1）种情况，调整的目标值是：
L3后=L0+∣ΔL∣=-8–（-10）=2d（±2d）；
对第（2）种情况，调整的目标值是：
L3后=L0+∣ΔL∣=-8–10=-18d（±2d）。
（说明：之所以将目标值的公差设定为±2d，是因为考虑到臂长的允差值为±3d，以及零位影响±1d。）
开启天平，察看调整的效果。一般需反复调整若干次，直至达到目的后关闭天平。下面以第（1）种情况为例进行说明，第（2）种情况道理相同而方向相反。
四、取下P1、P2。调整空秤零位。按步聚（3）再次测试和调整。比如示值为：L33=-10d。
五、交换P1、P2。将P2、P1分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平，这时，标尺必然偏向右边，而且其平衡点是可预知的，即：L4≈2×8d–10d≈6d，读取实际示值，比如：L4=6.2d，然后关闭天平。

分析及判断：
1、将P1、P2分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平，L3的读数应在-8±3d的范围内。因为Lm=16d，
当L3=-11时，L4约为5，Y2=（-11+5）/2=-3d
当L3=-5时，L4约为11，Y2=（-5+11）/2=3d
只有控制好L3值的范围，才能确保Y2在±3d的范围之内，如果超出范围值，则需重新调整。
情况（1）：L3的示值在范围之内，读数为：L3=-10d，初步估算不等臂性误差：
方法一：Y2=L3–L30=-10–（-8）=-2d；或用
方法二：将L4=Lm+L3=16+（-10）=6d代入式（3）得
         Y2=（-10+6）/2=-2d；
2、将P2、P1分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平，读取L4的示值，应在（8～5）±2d范围内，L4的读数估算：
L4=Lm+L3=16+（-10）=6d
关闭天平。
3、取下P2、P1，读取空秤平衡位置，关闭天平。
4、横梁不等臂性误差验算。
通过以上粗调和估算，可以初步判定横梁不等臂性误差在允许范围之内，如检定过程数据记录如下：

顺序        秤盘上的载荷        平衡位置
        左盘        右盘        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（左臂稍长）
与不等臂性误差估算值-2d基本相符。
情况（2）：L3=-6d，初步估算不等臂性误差：
方法一：Y+=L=-L30=-6–（-8）=2d；或用
方法二：将L4=Lm+L3=16+（-6）=10d代入式（3）得
          Y2=（-6+10）/2=2d；
如果Y2大于3d，重新进行第3～5步调整。
2b、将P2、P1分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平，读取L4的读数，应在（8～5）±2d范围内，L4的读数估算：L4=Lm+L3，
L4=16+（-6）=10d
关闭天平。
2c、取下P2、P1，读取空秤平衡位置，关闭天平。
2d．横梁不等臂性误差验算
通过以上粗调和估算，可以初步判定横梁不等臂性误差在允许范围之内，检定过程数据记录如下：
顺序        秤盘上的载荷        平衡位置
        左盘        右盘       
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（右臂稍长）
与不等臂性误差估算值2 d基本相符。
总结：
1．按上述方法在反复调整臂时，不需调整零位，根据计算的偏差调整，有目标、有方向的进行，直至达到要求为止，减少了反复调零的时间。
2．当P1–P2=-0.8mg，将P1、P2分别放在左、右两秤盘，只要L3的读数在（-11～-5）d范围内；交换后L4的读数在（5～11）d范围内，就可以初步认为“不等臂性误差”基本上符合要求，可以转入下一步检定工作。
3．此法对其它型号的100g～500g各级机械天平也同样适用。