1. Produktfotos
LR-SL600kN Klasse 0.1 Druckkraft-Standardmaschine (Stapeltyp)
2. Anwendungsbereich des Produkts
Die LR-SL600 Mikrocomputer-gesteuerte Stapel-Kraftstandardmaschine (Kompressionmodus) ist für die metrologische Verifizierung und Prüfung von Standard-Kraftmessgeräten, Wägezellen und Kraftsensoren konzipiert. Sie entspricht vollständig den Anforderungen von JJG1116-2015 *Stapel-Kraftstandardmaschine*, JJG669-2003 *Verifizierungsbestimmung für Wägezellen* und JJG144-2007 *Verifizierungsbestimmung für Standard-Kraftmessgeräte*.
Diese Maschine eignet sich für Kraftwertübertragungsinstitutionen – wie metrologische Institute und solche, die sich auf Luftfahrt, Raumfahrt und nationale Verteidigungsmetrologie spezialisieren – sowie für Sensorhersteller.
4. Produktdesign-Merkmale:
Spezielle Konstruktionsmerkmale wurden implementiert, um die spezifischen Anforderungen hinsichtlich der Berechnungsformeln für Kraftwertfehler (Belastungs- und Entlastungszyklen) und Orientierungsfehler bei Stapel-Kraftstandardmaschinen zu erfüllen.
4.1. Erstes besonderes Design: Kraftaufbringungspunkt ganz oben an der Maschine
Oben montierter Kolbenzylinder und oben montierter Kraftaufnehmer. Das Eigengewicht des Reaktionsrahmens ruht auf dem Kraftaufnehmer. Dies stellt sicher, dass die Kraftaufbringungsachse der Standardmaschine dauerhaft koaxial mit der Schwerachse bleibt.
4.2. Zweites besonderes Design: Spiel-freier Reaktionsrahmen
Pistonenbewegung passt den Zug-/Druckraum an, ohne den Kraftreferenzpunkt zu verändern.
Konstruktionen, die rotierende Gewindespindeln und Muttern zur Anpassung des Zug-/Druckraums verwenden, werden als "Spiel-Typ"-Reaktionsrahmen bezeichnet. Bei Gewindespindel-Baugruppen mit Durchmessern über 100 mm betragen die axialen und radialen Spielräume typischerweise nicht weniger als 1 mm, und die Gewährleistung einer gleichmäßigen Spielraum über zwei (oder vier) Gewindespindel-Baugruppen hinweg ist schwierig.
Wenn der Reaktionsrahmen entlastet ist, verursacht die Schwerkraft, dass das Spiel der Gewindespindel-Baugruppe an der Oberseite der Gewindegänge der Spindel vorhanden ist.
Wenn der Reaktionsrahmen belastet wird, besteht der erste Schritt darin, das Eigengewicht des oberen Querträgers zu überwinden; zu diesem Zeitpunkt registriert der Kraftaufnehmer eine Kraft, die dem Gewicht des oberen Querträgers entspricht. Der zweite Schritt besteht darin, das Spiel in der Gewindespindel-Baugruppe zu überwinden; während dieser Phase steigt die Anzeige des Kraftaufnehmers nicht an. Im dritten Schritt, sobald das Spiel vollständig beseitigt ist, beginnt der Kraftaufnehmer, eine kontinuierliche Kraft zu registrieren; in dieser Phase verlagert sich das Spiel auf die Unterseite der Gewindegänge der Spindel.
Die Ebenheit der oberen und unteren Druckplatten wird im unbelasteten Zustand kalibriert, wobei der tragende Kontakt an der Oberseite der Gewindegänge der Spindel liegt – das bedeutet, die Ebenheitsreferenz ist die obere Gewindefläche. Wenn das System jedoch den dritten Schritt erreicht und der Kraftaufnehmer eine kontinuierliche Kraft registriert, verlagert sich der tragende Kontakt auf die Unterseite der Gewindegänge der Spindel – das bedeutet, die Ebenheitsreferenz verlagert sich effektiv auf die untere Gewindefläche.
Diese Verlagerung der Ebenheitsreferenz – verstärkt durch Fehler in der Gewindesteigung und im Spiel der Gewindespindel-Baugruppe – macht die zuvor etablierte Ebenheitskalibrierung ungültig. ...was zu erheblichen Fehlern bei Kraftwerten und Orientierung führt.
Ein steifer Reaktionsrahmen wird als spiel-freier Reaktionsrahmen bezeichnet; für eine Stapel-Kraftstandardmaschine eliminiert dieses Design Konstruktionsfehler.
4.3. Drittes besonderes Designmerkmal: Quadratischer Reaktionsrahmen
Die Basis und der Querträger verwenden eine integrierte quadratische Struktur, wodurch Inkonsistenzen in der Verformung zwischen den 0°/180°-Achsen und den 90°/270°-Achsen beseitigt werden.
Die rechteckige Balkenstruktur, die in einigen Stapel-Kraftstandardmaschinen-Reaktionsrahmen zu finden ist, ist ein schwerwiegender Konstruktionsfehler.
Da Länge und Breite eines rechteckigen Balkens unterschiedlich sind, variieren die Kraftarme, wenn der Rahmen unter Last steht, was zu unterschiedlichen Biegemomenten führt. Gemäß der Biegespannungstheorie (pionierarbeit von Galileo) führt dies zu ungleicher Durchbiegung – die Verformung entlang der Länge unterscheidet sich von der entlang der Breite – was dazu führt, dass der Sensor eine ungleichmäßige Belastung über die beiden Achsen erfährt.
In einem räumlichen Kraftsystem, das durch die Achsen X, Y und Z definiert ist, sind die X- und Y-Achsen horizontal und zueinander senkrecht, während die Z-Achse die vertikale Kraftaufbringungslinie darstellt. Ein an zwei Punkten belasteter Reaktionsrahmen erfährt Kräfte, die symmetrisch zu Punkt O entlang der X-Achse sind, ohne Kraft entlang der Y-Achse. Dies stellt ein klassisches einfach unterstütztes Balkenmodell dar. Die Verformung eines einfach unterstützten Balkens ähnelt einer Halbmondform entlang der X-Achse, während die Verformung entlang der Y-Achse deutlich geringer ist. Bei einer Stapel-Kraftstandardmaschine unterscheiden sich die Verformungswerte an den Positionen 0°/180° von denen an den Positionen 90°/270°. Diese Diskrepanz wirkt sich erheblich auf die Genauigkeit des Kraftwerts und den Orientierungsfehler der Maschine aus.
4.4. Viertes besonderes Designmerkmal: Einzel-Sensor-Kraftmessung
Die Verwendung eines einzelnen hochpräzisen Kraftaufnehmers zur Messung vermeidet Synchronisationsprobleme, die bei parallel geschalteten Sensoren auftreten.
Was sind die Vor- und Nachteile der Verwendung eines einzelnen Sensors im Vergleich zu drei parallel geschalteten Sensoren?
Der Vorteil der Einzel-Sensor-Messung liegt in überlegenen technischen Spezifikationen hinsichtlich Kraftwertgenauigkeit, Wiederholgenauigkeit und Orientierungsfehler; der Nachteil sind die relativ höheren Kosten. Die Vorteile der Verwendung von drei parallel geschalteten Sensoren zur Kraftmessung sind relativ geringe Kosten; der Nachteil ist, dass aufgrund von Problemen mit der Kraftsynchronisation zwischen den drei Sensoren die technischen Spezifikationen relativ weniger beeindruckend sind.
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