电动式布氏硬度标准装置研制

　　随着工业的发展，试验方法的不断完善，测试准确度高， 结构轻巧紧凑的标准布氏硬度机市场需求很大。国内从20世纪50年代开始开展硬度计量工作至今，各计量机构(部门)一直使用1967年试制成功的BB-3T型直接加荷式布氏硬度计作为布氏硬度工作标准使用，该标准机3吨的砝码配重势必决定了其庞大笨重的机构设计。 20世纪60年代的机电控制整体水平不高，其自动化程度低、工作效率低。并且因其使用年限较长，以及不合理的操作维护等因素，导致该型号标准机的很多线路出现老化损坏故障。 但是由于采用全砝码静重加载方式，其试验力的准确度可达到0.1%，因其结构简单，引入误差的环节相对较少，设备的重复性、稳定性很高。 而目前，国内外硬度计生产厂家以及各大高校研制的布氏硬度计种类很多，其中，电动杠杆式是主流产品。以电动杠杆加载方式取代传统的砝码静重加载，很大程度上节约了材料成本， 使集约型设计理念具有很强的可操作性。但是， 电动杠杆式布氏硬度计试验力准确度只能达到1%，尚没有突破作为标准机0.1%的试验力准确度指标 。为此，本课题致力于采用更先进可靠的控制技术，更优化的机械设计方案以及首次在硬度计量领域引入压电陶瓷力值微调装置， 研制出了试验力准确度高达0.1%的集约型标准布氏硬度机，填补了国内电动式高精度标准布氏硬度计研制生产的空白，推进了国内电动式高精度硬度计研究设计能力的本土化，提升了硬度专业的整体计量水平。

　　一、主体部分工作原理及结构特点

　　1.工作原理

　　为实现杠杆机的高精度试验力， 本装置采用二级力值加载方式。 因压电陶瓷的伸缩位移极小，其单独使用不足以完成力值的加载， 所以在力值加载结构中采用电机和压电陶瓷相互串联的加载结构。 计算机控制电机驱动滚珠丝杠传动，通过力杠杆放大，实现试验力的粗加载，并通过力传感器实时监测输出， 当反馈力值接近期望值时，电机停止转动并保持，计算机转而控制压电陶瓷驱动源，完成剩余力值的加载和细微调节。

　　2.主体部分结构(见图1)

　　如图1所示，电动式布氏硬度标准装置由机体与工作台升降机构、力值加载粗调机构和主轴机构、力值加载微调机构三个主要机械部分组成。

　　(1)机体与工作台升降机构

　　机体为一刚性很好的悬臂式铸铁壳体。

　　工作台升降机构由丝杠导座、丝杠、丝杠螺母、止推轴承、手轮、工作台等组成，转动手轮通过紧定螺钉的作用，使丝杠上下移动，从而达到工作台的升降;丝杠导座与丝杠螺母间，有一止推轴承，使手轮转动轻便。