bod 4 · 67/2004 Sb.

4 OVĚŘOVÁNÍ
Postup pro prvotní a následné ověřování je shodný.
Ověřování kyvadlových kladiv se provádí přímo nebo nepřímo nebo kombinací obou způsobů.
Přímé ověření musí být použito v případě instalace kyvadlového kladiva, po opravě, a dále v případě, když nepřímé ověření dává nepřípustný výsledek.

a) přímé ověření umožňuje statické a oddělené přezkoušení jednotlivých fyzikálních a geometrických vlastností kyvadlového kladiva,

b) nepřímé ověření představuje zkoušku kyvadlového kladiva používající Charpyho referenční zkušební tyče s V-vrubem (bod 2.1.3).

4.1 Symboly a označování
Tabulka 6. Symboly a definice

Symboly	Jednotka	Definice
A_N	J	jmenovitá energie
A_P	J	potenciální energie
A_S	J	indikovaná energie
A_V	J	spotřebovaná energie
F	N	síla vyvinutá kyvadlem, působící na etalonový siloměr ve vzdálenosti l2
F₁	N	tíže kyvadla
L	m	vzdálenost mezi středem břitu a osou otáčení kyvadla (délka kyvadla)
l	m	vzdálenost mezi těžištěm kyvadla a osou otáčení
l₁	m	vzdálenost mezi středem rázu a osou otáčení
l₂	m	vzdálenost mezi bodem aplikace síly F a osou otáčení
p	J	ztráty třením způsobené vlečením ukazovatele.
p´	J	ztráty třením vyplývající z odporu vzduchu a tření ložisek
p₃	J	korekce energetických ztrát pro úhel vzestupu
t	s	perioda kyvadla
T	s	celková doba trvání 100 kyvů kyvadla
T_M	s	maximální hodnota T
T_m	s	minimální hodnota T
α	°	úhel pádu
β	°	úhel vzestupu
E	J	hodnota energie spotřebovaná Charpyho referenční zkušební tyčí s V-vrubem
E_BCR	J	ověřená hodnota energie série referenčních zkušebních tyčí ověřených střediskem EU pro referenční materiály

4.2 Přímé ověření kyvadlového kladiva
Přímé ověření se provádí u následujících částí kyvadlového kladiva a jeho parametrů:

a) kyvadlo,

a) stojan kyvadlového kladiva,

b) poloha stojanu a kyvadla,

c) podpěry a opěry referenční zkušební tyče,

d) poloha středu nárazu,

e) zařízení pro indikaci hodnoty energie,

f) potenciální energie,

g) chyba indikované energie,

h) ztráta třením,

i) nárazová rychlost.

4.2.1 Stojan kyvadlového kladiva
Dolní část stojanu kyvadlových kladiv, která byla vyrobena po roce 1996, má mít hmotnost větší než je dvanácti násobek hmotnosti kyvadla. Hmotnost základu kyvadlového kladiva je větší než je čtyřiceti násobek hmotnosti kyvadla. Hmotnost základu se uvede v dokumentaci.
Momentovým klíčem se překontroluje dotažení matic základových šroubů a zjištěná hodnota se porovná s údaji uvedenými v dokumentaci ke kyvadlovému kladivu. Pokud jsou tyto hodnoty menší, dotáhnou se matice na předepsaný moment.
Dále se provede přezkoušení, zda kyvadlové kladivo není předmětem jakýchkoli vnějších vibrací přenášených základem. Zjištění přenosu vibrací se provádí pomocí zkoušky s nádobou s vodou, která se umístí na stojan kyvadlového kladiva a kontroluje se, jestli se hladina vody nečeří.

4.2.2 Kyvadlo
Šířka břitu je v rozmezí 10 mm až 18 mm; kontroluje se posuvným měřítkem. Úhel ostří břitu je 30° ± 1° a se měří optickým úhloměrem. Poloměr břitu je (2 + 0,5)mm.
Změří se úhel mezi přímkou dotyku břitu a vodorovnou osou referenční zkušební tyče, který musí být 90° ± 2°. Určí se nepřímo otisknutím stykové části břitu na zkušební tyč o rozměru (10 x 10) mm a délce 55 mm.
Překontroluje se funkce spouštěcího mechanizmu při spouštění kyvadlového kladiva z počáteční hodnoty. Spouštěcí mechanizmus musí fungovat volně a spouštět kyvadlo bez jakéhokoli počátečního škubnutí, zpoždění, nebo podnětu k příčné vibraci. Jestliže tento mechanizmus obsahuje také brzdový systém, musí se zamezit nežádoucí funkci brzdy.

4.2.3 Poloha stojanu a kyvadla
Kyvadlové kladivo musí mít referenční rovinu, od které se provádí měření. Tato referenční rovina musí být vodorovná s odchylkou nejvýše 2 mm na 1 m. Měření se provádí pomocí vodováhy a speciálních měrek podle bodu 2.1.2.3 nebo inklinační vodováhou.
Osa otáčení kyvadla musí být u kyvadlových kladiv s referenční rovinou rovnoběžná s referenční rovinou s úchylkou menší než 2 mm na 1 m. U kyvadlových kladiv bez referenční roviny musí mít osa otáčení kyvadla odchylku od vodorovné roviny menší než 4 mm na 1 m. Tento parametr se stanoví přímým měřením inklinační vodováhou.
Vzdálenost nárazové hrany břitu kyvadla od nárazové plochy referenční zkušební tyče je ± 0,5 mm; měří se pomocí speciální kosé měrky se stupnicí, která se umístí do místa zkušebního tělesa, přičemž kyvadlo volně visí ve svislé poloze.
Kontroluje se kývání kyvadla v rovině kolmé k ose otáčení o vychýlení 3 mm na 1 m. Dále se kontroluje, zda se nárazová hrana břitu dotýká referenční zkušební tyče v celé její šířce.
Měří se vzdálenost středu nárazové hrany břitu od střední roviny mezi opěrami zkušební tyče; tato vzdálenost musí být menší než± 0,5 mm. Střední rovina je kolmá k ose otáčení kyvadla.
Axiální vůle ložisek kyvadla se zjistí měřením axiálního posunutí kyvadla v místě břitu, je-li na střed břitu působeno axiální silou odpovídající přibližně 4 % tíže kyvadla. Tato hodnota nesmí být větší než 0,25 mm. Radiální vůle ložisek kyvadla, je-li působeno silou 150 N ± 10 N ve vzdálenosti L, kolmo k rovině kyvu nesmí být větší než 0,08 mm. Měření se provede číselníkovým úchylkoměrem upevněným na stojan.

4.2.4 Podpěry a opěry zkušební tyče
Měří se vzdálenost mezi rovinami pravé a levé podpěry (max. 0,1 mm) a jejich rovnoběžnost s osou otáčení kyvadla (max. 3 mm na 1 m). Dále se měří vzdálenost mezi rovinami opěr (max. 0,1 mm), úhel mezi rovinou opěr a podpěr (90 ± 0,10)°, vzdálenost mezi opěrami (40 + 0,2) mm, poloměr zaoblení opěr (1 + 0,5) mm a úhel úkosu opěr (11 ± 1)°. Tvar opěr a podpěr je znázorněn na obr.1.

4.2.5 Světlost mezi opěrami a kyvadlem
Měří se tloušťka kyvadla, která prochází mezi opěrami. Zjišťuje se vůle na obou koncích zkušební tyče. Dále se kontroluje účinnost bezpečnostních krytů.

4.2.6 Poloha středu nárazu
Nejdříve se stanoví doba periody kyvu kyvadla t měřením doby trvání 100 úplných kyvů při počáteční poloze kyvadla vychýlené o úhel menší než 5° ze svislé polohy. Rozdíl mezi největší a nejmenší dobou trvání 100 kyvů musí být menší než 0,2 s. Doba periody kyvu kyvadla musí být určena s nejistotou menší než 0,1 %.
Vzdálenost l₁ od středu nárazu k ose otáčení se rovná délce matematického kyvadla se stejnou dobou kyvu, jakou má kyvadlo kyvadlového kladiva. Délka l₁ se vypočte z rovnice
$l_{1} = \frac{g ∙ t^{2}}{4 ∙ π^{2}} .$
Dosazením za tíhové zrychlení g =9,81 m/s² a za $π^{2} = 9,87$ , dostaneme přibližný vztah, který lze s dostatečnou přesností použít pro výpočet l₁ podle rovnice
l₁ = 0,2485 · t².

4.2.7 Potenciální energie A_p
Potenciální energie musí být přezkoušena podle následujícího postupu a nesmí se lišit od jmenovité hodnoty A_No více než ± 1 %.
Stanoví se taková síla F působící ve vzdálenosti l₂ od osy, která má k této ose stejný moment jako tíže kyvadla (l₂ se nesmí rovnat l).
Kyvadlo se zvedne tak, aby jeho těžiště bylo ve vodorovné rovině osy otáčení na 15/1000 (tj. prakticky tak, že nárazová hrana břitu je ve vodorovné rovině osy) a podepře se jeden bod jeho břitu ve vzdálenosti l₂ od osy druhým vodorovným břitem, kolmo k prvnímu, pomocí etalonového siloměru. Změří se síla F, kterou kyvadlo působí na siloměrný snímač a vzdálenost l₂ od bodu podepření k ose na 0,2% (viz obrázek 3.).
Moment M kyvadla je:
M = F · l₂.
Potom se změří úhel otočení, opsaný kyvadlem při průchodu z výchozí klidové polohy do pádové polohy. Toto měření musí být provedeno pomocí optické inklinační vodováhy s přesností na ± 0,065° (obr.4.). Úhel α smí být větší než 90°.
A_p = M · (1 - cos α) = F · l₂ · (1 - cos α).

Obrázek 3. Znázornění definic geometrie kyvadla

Obrázek 4. Znázornění úhlů používaných při výpočtu energie nárazu

4.2.7.3 Chyba indikované energie A_s
Chyba indikované energie musí být určena následovně:
Pro kyvadlová kladiva s potenciální energií A joulů se přezkouší dělení stupnice indikačního zařízení odpovídající deseti, dvaceti, třiceti, padesáti a osmdesáti procentům počáteční potenciální energie A_N.
Kyvadlo, pohánějící indikační zařízení, se zvedá, dokud ukazovaná hodnota neodpovídá zkoušené hodnotě stupnice. Změří se úhel vzestupu β s přesností na ± 0,065° (obrázek 4.). Spotřebovaná energie se rovná:
A_V = M · (cos β – cos α).
Rozdíl mezi indikovanou energií A_s a spotřebovanou energií A_v, vypočtený na základě naměřených hodnot, nesmí překročit ±1% spotřebované energie A_v nebo + 0,5% potenciální energie A_p. V každém případě je dovolena větší hodnota.
To znamená, že:
$\frac{A_{s -} A_{v}}{A_{v}} ∙ 100 \leq 1,0 o d 80 % d o 50 % j m e n o v i t é e n e r g i e A_{N}$
$\frac{A_{s} - A_{v}}{A_{p}} ∙ 100 \leq 0,5 p o d 50 % j m e n o v i t é e n e r g i e A_{N}$
Z přesnosti požadované pro změření F, l₂, α a β, vyplývá pro A_v celková střední chyba přibližně ± 0,3 % jmenovité energie.
Přesnost čtení spotřebované práce je nepřímo úměrná A_v. To je důležité, když je A_vmalé v porovnání s A_p.
Hodnoty indikované energie, větší než 80 % počáteční potenciální energie, jsou nepřesné a musí být zaznamenány jako přibližné.
Všechny zkoušky se provádí hodnotami relativní změny rychlosti při deformaci, které nejsou větší než 2. Změna rychlosti při deformaci je funkcí nárazové rychlosti kladiva a s průběhem deformace rychlost klesá. Změna rychlosti kyvadla se vypočte jednak ze stanovené nárazové rychlosti (bod 4.2.9) a z rychlosti po rázu s použitím téže rovnice, ve které je ale cos α nahrazen cos β (viz obrázek 4.)

4.2.8 Ztráty třením
Práce spotřebovaná při přeražení referenční zkušební tyče se rovná rozdílu mezi potenciální energií a zbytkovou energií indikovanou po vzestupu kyvadla, vezmou-li se v úvahu následující způsoby ztráty energie:

a) ztráty vzniklé následkem odporu vzduchu a třením v ložiskách.

a) ztráty vzniklé třením způsobené vlečením ukazovatele a

4.2.8.1 Výpočet ztráty vzniklé následkem vlečení ukazovatele
Ukazovatel se uvede do polohy odpovídající nulovému úhlu vzestupu, kyvadlo se nechá volně kývnout (úhel pádu α), bez vložené referenční zkušební tyče, a čte se úhel vzestupu β₁, nebo přímo energie E₁.
Potom se, bez změny polohy ukazovatele, nechá kyvadlo kývnout podruhé, s polohy odpovídající úhlu pádu a čte se nový úhel vzestupu β₂,nebo přímo energie E₂.
Ztráty třením ukazovatele se rovnají:
p = M · (cos β₁ - cos β₂) jestliže je stupnice dělena ve stupních
nebo
p = E₁ - E₂ jestliže je stupnice dělena v jednotkách energie.
Při tomto výpočtu se použijí hodnoty β₁ a β₂ (nebo E₁ a E₂) ze čtyř stanovení.

4.2.8.2 Výpočet ztráty vzniklé třením v ložiskách a následkem odporu vzduchu
Pro jeden kyv se počítají následovně:
Po určení β₂ nebo energie E₂ se kyvadlo vrátí do jeho počáteční polohy. Potom se, bez opětného nastavení ukazovatele, kyvadlo spustí a dovolí se, aby vykonalo 10 kyvů. Jakmile kyvadlo začne provádět jedenáctý kyv, pohne se ukazovatelem přibližně o 5 % zpět z jeho maximální dosažené polohy a zaznamená se hodnota β₃.Ztráty třením v ložiskách a následkem odporu vzduchu pro jeden kyv jsou:
$p ´ = \frac{1}{10} ∙ M ∙ \cos β_{3} - c o s β_{2}$ jestliže je stupnice dělená ve stupních
nebo
$p ´ = \frac{1}{10} ∙ E_{3} - E_{2}$ jestliže je dělena v jednotkách energie.

4.2.8.3 Výpočet celkové ztráty
Celková ztráta vypočtená podle bodů 4.2.8.1 a 4.2.8.2 nesmí překročit 0,5 % jmenovité energie A_N.
Korekce ztrát, odpovídající úhlu vzestupu b, smí být vypočtena za předpokladu, že ztráty jsou úměrné proběhnutému úhlu, tj.:
$p_{β} = p ∙ \frac{β}{β_{1}} + p ´ ∙ \frac{α + β}{α + β_{2}} .$
Tato přibližná hodnota se blíží těsněji ke skutečné korekční hodnotě se snižováním spotřebované energie.

4.2.9 Nárazová rychlost kyvadla
Nárazová rychlost kyvadla se vypočte z rovnice:
$v = \sqrt{2 g L 1 - c o s α,}$
kde v je rychlost kyvadla v m/s,
g tíhové zrychlení (lze dosadit g=9,81 m/s²) v m/s²,
α úhel pádu (viz obr.4.) ve stupních,
L vzdálenost mezi středem břitu a osou otáčení v metrech.
Nárazová rychlost musí být mezi 5,0 m/s a 5,5 m/s. U kyvadlových kladiv vyrobených před rokem 1983 je nárazová rychlost v rozmezí mezi 4,5 m/s a 7,0 m/s. Musí být zaznamenána v ověřovacím listu.

4.2.10 Přezkoušení geometrických vlastností použitím speciální měrky pro kontrolu geometrie břitu a opěr kyvadlového kladiva

4.2.10.1 Oblast použití
Speciální měrkou pro kontrolu geometrie břitu a opěr kyvadlového kladiva se přezkouší:
Tato metoda se použije na všechna kyvadlová kladiva, a to zejména na kyvadlová kladiva bez referenční roviny na nosné konstrukci.

a) poloha břitu v rovině souměrnosti opěr,

b) vodorovnost osy otáčení kyvadla,

c) kolmost ramene kyvadla k ose otáčení,

d) souosost břitu a ramene kyvadla a

e) kolmost roviny souměrnosti břitu k referenční zkušební tyči.

4.2.10.2 Speciální měrka pro kontrolu geometrie břitu a opěr kyvadlového kladiva
Tvar a rozměry speciální měrky pro kontrolu geometrie břitu a opěr kyvadlového kladiva jsou stanoveny na obrázku 5. Dva konce (A a B), odpovídající dvěma polohám při použití (A a B).

4.2.10.3 Postup
Před použitím speciální měrky pro kontrolu pracovní části kyvadlového kladiva musí být přezkoušeny pomocí optické inklinační vodováhy dvě následující vlastnosti:
Speciální měrka pro kontrolu geometrie břitu a opěr kyvadlového kladiva musí být použita v obou polohách( A a B) jak je znázorněno na obrázku 6. Přechod břitu z polohy A do polohy B odpovídá dráze 30 mm.
Obrázky 7 a 8 objasňují způsob použití speciální měrky pro kontrolu geometrie břitu a opěr kyvadlového kladiva pro přezkoušení vlastností podle bodu 4.2.10.1.

Obrázek 5. Speciální měrka pro kontrolu geometrie břitu a opěr kyvadlového kladiva

Obrázek 6. Změna polohy z A do B, odpovídající dráze břitu 30 mm

Obrázek 7. Příklad použití měrky

Obrázek 8. Další příklad použití speciální měrky pro kontrolu geometrie břitu a opěr kyvadlového kladiva

a) vodorovnost roviny podpěr,

b) kolmost roviny opěr k rovině podpěr.

4.3 Nepřímé ověření kyvadlového kladiva

4.3.1 Princip
Stanovení spotřebované práce přeražením Charpyho referenční zkušební tyče s V-vrubem, ze série tyčí, jejichž energie potřebná pro přeražení je známá (viz bod 2.1.3). V úvahu se bere celková práce, spotřebovaná na přeražení zkušební tyče.
Celková spotřebovaná práce se skládá z:
Energetické ztráty se rovnají:
Pro výpočet se neberou v úvahu následující práce:

a) odporu vzduchu a tření v ložiskách a tření následkem vlečení ukazovatele. Tyto ztráty mohou být určeny přímou metodou,

a) práce spotřebovaná na deformaci opěr a středu břitu,

a) práce spotřebované na přeražení zkušební tyče,

b) otřesům základu a chvění stojanu a kyvadla, pro které nebyly vyvinuty vhodné měřící metody.

b) práce spotřebovaná třením zkušební tyče na povrchu podpěr a zejména na povrchu opěr.

b) vnitřních energetických ztrát kyvadlového kladiva při prvním kyvu z počáteční polohy.

4.3.2 Charpyho referenční zkušební tyč s V-vrubem
Charpyho referenční zkušební tyče s V-vrubem, které mohou být používány při nepřímém ověřování kyvadlového kladiva, jsou národními referenčními tyčemi, navázanými na referenční zkušební tyče, které byly ověřeny střediskem Evropské unie pro referenční materiály (viz bod 2.1.3). Referenční zkušební tyče musí být použity v souladu s pokyny poskytnutými výrobce.

4.3.3 Postup
Před provedením nepřímého ověření je nezbytné:
Nepřímé ověření musí být provedeno alespoň pro dvě energie uvnitř rozsahu použití kyvadlového kladiva a pro které existují Charpyho referenční zkušební tyče s V-vrubem. Tyto dvě úrovně musí být co nejblíže mezím tohoto rozsahu. Jestliže jsou prověřovány více než dvě úrovně energie, musí být dodatečné úrovně rozděleny rovnoměrně v rozsahu použití, s přihlédnutím k Charpyho referenčním zkušebním tyčím s V-vrubem, které jsou k dispozici.
Pro každou úroveň se přerazí pět Charpyho referenčních zkušebních tyčí s V - vrubem. Zkouška se provede při teplotě (20 ± 2)°C, každá Charpyho referenční zkušební tyč s V – vrubem musí být ve správné poloze s úchylkami udanými v tabulce 1. Všechny zjištěné nedostatky musí být uvedeny v ověřovacím listu.

a) zkontrolovat, podpěry a opěry zkušební tyče podle bodu 4.2.4,

b) zkontrolovat,je-li Charpyho referenční zkušební tyč s V - vrubem správně vystředěna a

c) určit ztráty třením, jak je popsáno v bodu 4.2.8.

4.3.4 Stanovení opakovatelnosti a chyby kyvadlového kladiva
Nechť E₁, E₂, ...E₅ jsou hodnoty energie, spotřebované na přeražení pěti Charpyho referenčních zkušebních tyčí s V - vrubem, seřazené ve vzestupném pořadí.

4.3.4.1 Opakovatelnost ověření kyvadlového kladiva je charakterizována hodnotou E₅-E₁, tj. E_max-E_min.

4.3.4.2 Chyba
Chyba ověření kyvadlového kladiva je charakterizována hodnotou $\bar{E} - E$ , kde je
$\bar{E} = \frac{E_{1} + E_{2} + E_{3} + E_{4} + E_{5}}{5}$
a E je referenční hodnota Charpyho referenční zkušební tyče s V-vrubem, ze série tyčí.

4.3.5 Vyhodnocení při ověřování
Ověřované kyvadlové kladivo je považováno za vyhovující, jestliže hodnoty opakovatelnosti a chyby kyvadlového kladiva jsou menší nebo rovné hodnotám uvedeným v tabulce 2. Jestliže kyvadlové kladivo tyto požadavky nesplňuje, je nutno vyhledat příčinu použitím metody přímého ověření (viz bod 4.2).

4.4 Ověřovací list
Náležitosti ověřovacího listu stanoví zvláštní právní předpis^2a). Ověřené kyvadlové kladivo označí orgán, který ověření provedl úřední značkou³) na místě stanoveném v certifikátu schválení typu měřidla.