精密天平的阻尼问题
导读:本文赛多利斯科学仪器（北京）有限公司从精密天平的工作入手，讨论空气阻尼器的设计问题。天平的心脏部分是横梁系统，它包括横梁、吊挂系统、秤盘和砝码。
来源：未知
发布日期：2020-01-07 14:06【大 中 小】
本文赛多利斯科学仪器（北京）有限公司从精密天平的工作入手，讨论空气阻尼器的设计问题。天平的心脏部分是横梁系统，它包括横梁、吊挂系统、秤盘和砝码。可以设想，在横梁系统处于初始平衡时，若在某一秤盘上添加质量为γ的小砝码，这时，就有一外力矩作用在横梁系统上，从而破坏了初始的平衡状态，并向新的平衡状态过渡。显然，横梁系统的运动与外力矩的关系，以及它在过渡过程中的运动规律，例如摆动周期、衰减的快慢、阻尼的大小等都是属于动力学研究的范畴。而天平的灵敏度与各个参数之间的关系则与静力学有关。由于静止平衡是运动的一种特殊情况，因此，从动力学求出的微分运动方程式，可以直接导出静止平衡方程式。下面分二种情况进行讨论。
1正常阻尼情况
这是指天平正常工作时的阻尼情况。赛多利斯科学仪器有限公司发现常规的机械天平有带阻尼器和不带阻尼器的两种。对于有阻尼器的天平，通过调节阻尼的大小，使横梁系统受到外力作用以后，摆动0.5～2个周期后静止在平衡位置上;而对于没有阻尼器的天平，它在摆动过程中，会不可避免地受到空气阻力和刀刃与刀承之间的摩擦力的作用，因此，也存在阻尼作用，只是阻尼很弱而已。这说明系统的过渡过程是一个衰减摆动过程，取决于阻尼系数的大小，阻尼系数愈大，说明阻尼愈强，摆动衰减就快。对于没有阻尼器的天平，阻尼系数很小，摆动衰减就慢。
2不稳定状态
横梁重心位于支点上方时，系统处于不稳定状态。这时，横梁偏转的角度值有两种可能，一种随时间的增加而趋向于零，另一种将越来越大，直至它碰到止动支销为止。当横梁的重心与支点重合时，系统处于随遇平衡状态，在经过一段过渡时间以后，系统将达到新的平衡状态。总之赛多利斯科学仪器（北京）有限公司认为，阻尼是一个比较复杂的问题。常用阻尼器有空气阻尼器、油阻尼器和电磁阻尼器等。但在精密天平中，大多采用活塞式空气阻尼器。活塞式空气阻尼器由阻尼筒和阻尼套组成，两者之间形成一环形间隙。当横梁摆动时，在阻尼筒的两端形成一压力差，使空气在环形间隙中流动，阻尼筒的反作用力阻止横梁的摆动，从而起到阻尼的作用。在设计的时候，根据天平所要求的阻尼系数，来确定阻尼器的具体尺寸。在天平安装调试完毕后，还可以通过间接的方法来测量阻尼系数大小。根据公式(1)先确定J和α大小，再用秒表测定天平的摆动周期T，就可以计算出阻尼系数的大小。
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