調整 TG328 天平臂長的方法和技巧

調整 TG328 天平臂長的方法和技巧

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 /2S p ±[（ L 3 +L 4 ） /2– （ L 1 +L 2 ） /2] （ 1）
式中：m * k ，為交換等量砝碼之后在較輕的稱盤上所加的標準小砝碼k的折算質量值；S p 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  P 1 P 2 –3.3
3  P 2 P 1 （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 /2S p +（L 3 +L 4 ）/2–（L 1 +L 6 ）/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為合適（為的是在調整TG328B及TG528 天平時也能適用）。設較重的一個為P 1 ，另
一個為P 2 ，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：
Y 1 =（L 3 +L 4 ）/2–（L 1 +L 6 ）/2 （2）
如果零位不差，由于數值較小，暫且忽略不計，則上式又可簡化為：
Y 2 =(L 3 +L 4 )/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，L 1 =0，L 6 =0，
根據式（3）得Y=（L 3 +L 4 ）/2，即：L 4 =–L 3 ；
設所使用的等量砝碼質量差值為 0.8mg，在Y=0，L 1 =L 6 =0 的情況下，L 3 的理想值用L 0 表示，即：
L 0 =-0.8mg÷0.1=-8d。
以此作為臂長調整的參考點。即在理想狀態下L 3 的示值應為-8d，兩砝碼交換后，L4 的示值應
為：
L 4 =-L 3  =-（-8）=8d。
等量砝碼交換前后，兩次讀數的值之和為：
L m =｜L 4 ｜+｜L 3 ｜=｜8｜+｜–8｜=16d
如果將P 1 、P 2 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L 3 =-18d，則偏差值為：ΔL=L 3 –L 0 =-18–（-8）=-10d，說明左臂較長；
（2）若示值為L 3 =+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L 1 =0.0，而且經過 2～3 次開、關，確認示值變動性不差。
二、將P 1 、P 2 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P 1 、P 2 ，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，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：
L 3 后 =L 0 +∣ΔL∣=-8–（-10）=2d（±2d）；
對第（2）種情況，調整的目標值是：
L 3 后 =L 0 +∣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P 1 、P 2 。調整空秤零位。按步聚（3）再次測試和調整。比如示值為：L3 3 =-10d。
五、交換P 1 、P 2 。將P 2 、P 1 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P 1 、P 2 分別放在左、右兩秤盤的中心，開啟天平，L 3 的讀數應在-8±3d的范圍內。因為
Lm=16d，
當L 3 =-11 時，L 4 約為 5，Y 2 =（-11+5）/2=-3d
當L 3 =-5 時，L 4 約為 11，Y 2 =（-5+11）/2=3d
只有控制好L 3 值的范圍，才能確保Y 2 在±3d的范圍之內，如果出范圍值，則需重新調整。
情況（1）：L 3 的示值在范圍之內，讀數為：L 3 =-10d，初步估算不等臂性誤差：
方法一：Y 2 =L 3 –L 30 =-10–（-8）=-2d；或用
方法二：將L 4 =L m +L 3 =16+（-10）=6d代入式（3）得
Y 2 =（-10+6）/2=-2d；
2、將P 2 、P 1 分別放在左、右兩秤盤的中心，開啟天平，讀取L 4 的示值，應在（8～5）±2d范圍
內，L 4 的讀數估算：
L 4 =L m +L 3 =16+（-10）=6d
關閉天平。
3、取下P 2 、P 1 ，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  P 1 P 2 -9.5
3  P 2 P 1 ＋6.5
4  0  0  ＋0.4
Y=（L 3 +L 4 ）/2–（L 1 +L 6 ）/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）：L 3 =-6d，初步估算不等臂性誤差：
方法一：Y+=L=-L 30 =-6–（-8）=2d；或用
方法二：將L 4 =L m +L 3 =16+（-6）=10d代入式（3）得
Y 2 =（-6+10）/2=2d；
如果Y 2 大于 3d，重新進行第 3～5 步調整。
2b、將P 2 、P 1 分別放在左、右兩秤盤的中心，開啟天平，讀取L 4 的讀數，應在（8～5）±2d范
圍內，L 4 的讀數估算：L 4 =Lm+L 3 ，
L 4 =16+（-6）=10d
關閉天平。
2c、取下P 2 、P 1 ，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  P 1 P 2 -6.2
3  P 2 P 1 ＋10.4
4  0  0  ＋0.2
Y=（L 3 +L 4 ）/2–（L 1 +L 6 ）/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P 1 –P 2 =-0.8mg，將P 1 、P 2 分別放在左、右兩秤盤，只要L 3 的讀數在（-11～-5）d范圍內；
交換后L 4 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。

本文出自：柳州鋼鐵（集團）公司 寧 健