影响机械天平稳定性的因素及排除方法

摘要：本文通过找出影响天平稳定性的因素并进行分析原因，提出解决的办法。

关键词：天平、稳定性、影响因素、解决办法

1引言

天平是测量物质质量的精密仪器,如果在企业生产中，进行产品成份化验,如果称量不准或分析不准，则有可能把合格产品划为不合格产品，也有可能把不合格产品划为合格产品；天平又是计量部门进行质量量值传递不可缺少的重要计量器具，其计量性能的好坏直接影响到量值传递的准确可靠 ，因此为了保证测试和量值传递的准确可靠 ，必须保证天平的计量性能满足检定规程的要求。

天平是由横梁、立柱、制动系统、悬挂系统、外罩，光学读数系统、机械加码装置构成,天平的横梁是天平最重要的组成部分，横梁上面装有三把刀子，位于中间的一把刀子作支点用，称为支点刀，也称中刀，位于两端的两把刀子作承受载荷用，称为承重刀，亦称边刀。这三把刀口的质量好坏以及天平工作时，这三把刀口实际接触点的连线是否在同一个平面上，都直接影响天平的稳定性和天平的其他计量性能。天平的计量性能主要包括稳定性，灵敏度，不等臂性，示值的重复性及天平分度值误差等，天平的稳定性不好，天平的其它计量性能再好也没有意义，天平的稳定性是指天平的横梁受到扰动后,能自动恢复到原来平衡位置的能力。天平的稳定性怎样才符合要求，要用国家检定规程来衡量

2影响天平稳定性的因素及排除方法

根据《JJG98-2006机械天平检定规程》,对天平稳定性的检定是这样规定的:具有阻尼器的天平从摆动到静止不应大于2个周期。天平的稳定性不好，即是天平经过多次的摆幅在很长的时间里停不下来，继续漂移，很难读数甚至无法读数；而且天平的稳定性不好，示值的重复性也会跟着变大。因此解决好天平的稳定性，才能保证天平的其它计量性能（如灵敏度、示值重复性等），才能使天平正常工作。根据多年的实践经验，本文就影响天平稳定性的因素及排除方法作一简单介绍。

2.1环境条件对天平稳定性的影响

温度变化太大、天平室周围有振动、工作台不稳或因天平本身摇晃都会影响天平的稳定性，造成到天平停点慢。

排除方法：天平室的温度力求稳定，温度波动不超过（0.2～1）℃/h，为使室温稳定，天平室不宜设有东西向开的窗户，阳光不得直接照在天平上; 为使天平不受到天平能查察觉到的振动的影响,天平室应远离振源，天平应放在平稳坚固的平台上使用，天平台四周应与墙壁保持适当的空隙，避免天平受到振动的影响。

2.2阻尼器太小对天平稳定性的影响

阻尼器太小，阻尼量不够，排气不好，起不到阻尼的作用，使天平停点慢，摆幅时间过长，影响天平的稳定性。

排除方法：在检定天平时，首先要观察天平阻尼器的大小，阻尼器的高度不能低于直径的二分之一，阻尼器的内外筒周围间隙不得小于1.3毫米，如果阻尼器太小，更换合乎要求的阻尼器。

2.3天平三刀刃吃线过大，摆幅不正常

1、天平三刀刃吃线过大，造成天平空秤时指针摆动正常，全秤量时指针摆动不正常，走动加快或指针可静止在任意位置。

排除方法：调整刀线，下降边刀或上升中力，使吃线减小。

2、天平空秤和全秤量时指针摆动都不正常,都表现出指针走动加快。

排除方法：这种情况有可能是因为重心过高或三刀刃吃线过大造成的，首先应降低重心螺母,如果降低重心螺母后，能解决问题，则说明是重心过高造成的; 若降低重心螺母后，全秤量正常而空载不正常，说明重心降得不够，再继续降低些,如果降低重心螺母仍然不能排除问题,这就是由于三刀刃吃线过大造成的，则调整刀线，降低边刀或上升中刀，使吃线减小。

2.4重心过高，引起指针摆动不正常，天平不稳定

经过检定，环境条件、阻尼器大小符合要求，天平的分度值误差和天平的示值重复性也都符合规程要求，天平仍然不稳定，这就是重心过高造成的。根据物体稳定的平衡条件, 天平横梁的重心必须低于支点, 只有重心在支点的下方,才能保证天平有稳定的平衡状态, 重心在支点下方越低,天平就越稳定,相反如果重心超过支点，处于支点上方就越不稳定，所以天平横梁的重心必须低于支点刀刃。解决重心过高的办法有四种。

2.5适当降低重心螺母

当天平在空秤和全秤量时，天平摆幅不正常，指针都可静止在标牌的任意位置，这表示横梁重心与支点重合，天平处于随遇平衡状态，只要适当降低重心螺母至在所需位置就可以了。

当天平空秤时，指针摆动不正常，走动加快，或指针可静止在标牌的任意位置，而在全秤时天平摆幅正常，这也是重心偏高造成的，也只要降低重心至适当高度即可。

调整重心螺母时要注意，不要降得过低，当降得过低时，天平的稳定性很好，但天平的灵敏度就大大降低了，天平的分度值误差也跟着超差了。

2.6采用配重的方法

当修理过的天平或更换了零部件之后的天平，出现了漂移现象，指针向一个方向继续移动；或者出现没有摆幅的现象，即开启天平时，指针向一个方向非常缓慢移动，当经过中心后，指针突然变快一下子飞过去，不回程。以上这两种情况都是因为指针轻、横梁重,破坏了横梁和指针重量比的关系造成的，单靠降低重心螺母是不能解决的，只有配重才能有效地解决。

所谓配重，就是根据天平横梁和指针的重量比例关系，在天平横梁上适当减重或在天平指针上适当增重，在横梁上减重，即将支点上方的重心螺母更换为小一点的，或更换短一点的感量丝杆,或更换短一点的平衡螺母；在指针上增重，即在指针下端微分标牌框处加垫片，或在指针上适当加焊锡，或更换大一点的紧固指针螺丝，或更换大一点的紧固微分标牌的螺丝。

2.7刀口连线上移

刀口连线上移即是将三刀刃平衡上移，实际上是减轻横梁上方的重量，增加横梁下方的重量，使重心降低。刀口连线上移比较麻烦，没有一定的技术基础和熟练程度一般不轻易移动的。但由于重心过高,大幅度下心螺母没有效果，并且采用了配重方法也没有效果时，才采用三刀刃连线平行上移。

2.8重心验证法

天平横梁重心高低直接关系到天平稳定性的好坏，从理论上知道横梁的重心在支点刀刃的下方天平才能稳定，在支点的上方天平就不稳定，究竟天平的重心在哪里，看不见，也摸不着，提线法就是解决找重心的问题，它能找出重心在什么位置。

提线法，是用细线将上端绑在天平横梁上任意一点上，但不能绑在指针和感量丝杆上，在下端绑一小砝码或水准锤，观察这条细线在什么位置上通过中刀刃，只有在中刀刃的下方通过，这就是重心低于支点。

除了以上因素,指针过长,就容易产生颤动,会影响天平的稳定性,一般电光分析天平的指针在200毫米以内，如果超过300毫米以上，指针就会颤动影响天平的稳定，特别是在外界有微小的震动干扰时，对指针过长的天平影响就更加明显了。所以在检定天平的稳定性时,也要观察天平的指针是否符合要求

3结束语

总之，对于机械天平来说影响天平稳定性的因素是多种多样的。要仔细认真地观察、分析原因，才能针对出现不同的问题采取不同的方法解决实际中出现的问题，减少对天平稳定性的影响。在调整天平的稳定性的同时，必须兼顾天平的其它计量性能（如灵敏度等），因为天平的稳定性和灵敏度是互相矛盾互相制约的，天平的稳定性增加了，天平的分度值也增大了，天平的灵敏度就降低了；天平的稳定性降低了，天平的分度值也减小了，天平的灵敏度就增加了。所以不能一味追求天平的稳定性而忽视了天平的灵敏度,必须二者兼顾。