Глава 10. Механические весы
В предприятиях торговли и общественного питания из группы механических весов применяются в основном весы с уравновешиванием грузов при помощи накладных гирь, шкальных и циферблатных механизмов.
10.1. Теоретические основы механического взвешивания
В механических весоизмерительных приборах наибольшее распространение получил рычажный вид конструкции, который различается по соотношению плеч коромысла (равноплечные и неравноплечные), по предельным нагрузкам и степени точности взвешивания. Масса взвешиваемого груза с использованием этих конструкций определяется путем сопоставления и уравновешивания с массой условных единиц.
В основу прибора положено простое уравновешивающее устройство — рычаг. В весоизмерительном оборудовании этого вида используются три вида рычагов: I рода, II рода и квадрант.
На рис. 10.1 представлена схема рычагов I и II рода.
Рис.
10.1.
Схема рычагов:
а
— рычаг 1 рода;
б
— рычаг II рода
Рычаги I и II рода — это жесткие стержни с точкой опоры О и точками Af и Л2 приложения внешних сил Р и Р., (силы тяжести груза и гири). !
В рычаге I рода точка опоры расположена между точками приложения сил, а в рычаге II рода — по одну сторону от точки опоры. Равновесным состоянием рычагов I и Г1 рода является их горизонтальное положение.
Условием равновесия рычагов является равенство моментов сил (произведение силы на плечо):
При этом соотношение сил обратно пропорционально соотношению длин плеч рычагов:
Рычаг I рода бывает равноплечным и неравноплечным в зависимости от соотношения длин плеч рычагов. Неравноплечный рычаг позволяет уравновешивать большие массы груза малыми массами гирь. Квадрантом называется рычаг I рода с противовесом на одном из плеч. Основное отличие этого рычага — способность при достижении равновесия оставаться в наклонном положении.
Принципиальная схема квадранта представлена на рис. 10.2.
Квадрант на одном плече рычага имеет постоянный груз G, на второе плечо воздействует сила Р (масса взвешиваемого груза).
Условие равновесия этого рычага выражается следующим соотношением:
Если к силе Р прибавить какую-либо силу АР, условие равновесия нарушается и рычаг по часовой стрелке поворачивается относительно точки опоры О. При этом плечо
увеличиваться, а плечо силы (Р + АР) — уменьшаться. Настанет такой момент, ког- Рис. 10.2. Принципиальная схема квадранта да рычаг, повернувшись на угол а, придет в равновесное состояние в наклонном положении. При этом выполняется следующее равенство:
Сравнивая выражения (10.3) и (10.4), можно отметить, что АО > Atat; Bb > Btbv Угол а, при этом будет пропорционален приращению силы АР. Плечо силы G может изменяться в пределах от 0 до ОВ, а угол наклона — от 0° до 90° в пределах четверти круга.
Если жестко соединить рычаг со стрелкой, то стрелка при наклоне рычага будет отклоняться на такой же угол а, который измеряется с помощью циферблата. Учитывая, что угол наклона всегда пропорционален массе, шкала циферблата может быть тарирована в единицах массы. Тогда для измерения массы взвешивания груза с помощью квадранта достаточно приложить ее силу на свободное плечо и по шкале циферблата снять показания искомой величины. Квадрант имеет ограниченную область взвешивания, которая зависит от массы груза G.
В качестве опоры и мест приложения внешних сил (масс) грузов в рычагах используются призмы. Призма, установленная в точке опоры, называется опорной, в точках приложения сил — грузоподъемной.
10.2. Сборочные элементы механических весов
Рычажные весы состоят из общих элементов, которые отличаются лишь конструктивным исполнением: грузоподъемное устройство для приемки взвешиваемого груза; системы рычагов, связывающих j рузоподъемное устройство с уравновешивающим устройством, предназначенным для регистрации результатов взвешивания; вспомогательные устройства, служащие для прекращения колебаний указателя и грузоподъемного устройства, освобождения призм весов от приложенной нагрузки и правильной установки весов.
В состав грузоподъемного устройства входят грузоподъемная и несущая части, опорные и ограничительные детали. Грузоподъемные устройства выполняются в форме чашек (у равноплечных и настольных весов), площадок, платформ (у неравноплечных весов), которые имеют специальное назначение, зависящее от характера взвешиваемой товарной продукции.
Рычажные системы представляют собой совокупность рычагов I и II рода, опорных и соединительных деталей и предназначены для передачи усилий от грузоподъемного устройства к уравновешивающему.
Обязательными элементами рычажных систем весов являются призмы, подушки и серьги. Их состояние, качество изготовления и правильность установки определяет точность показаний.
Указательные устройства состоят из двух частей: уравновешивающей и указывающей. Они фиксируют усилия, создаваемые грузом на грузоприемном устройстве и передаваемые на него через рычажные системы (показывают окончательные результаты взвешивания), служат для уравновешенности нагруженных и свободных от груза весов.
Для определения массы груза указательные устройства снабжены циферблатами и шкалами. Циферблат — часть измерительного прибора, на которую наносятся шкала, числа отсчета и характеризующие прибор условные обозначения, надписи, знаки. Шкала— совокупность отметок, изображающих последовательность чисел, соответствующих значениям измеряемой величины.
Успокоители колебаний служат для ускорения процесса взвешивания, в основе их работы положено преодоление энергии колебаний силой сопротивления. Они выполняются в виде упоров или жидкостных успокоителей колебаний и подразделяются на воздушные, жидкостные и магнитные.
Отвесы и уровни используются для установки весов при монтаже и в процессе эксплуатации. Они являются необходимыми элементами, служащими для обеспечения правильности работы весов.
Отвес — груз с заостренным концом, который подвешивается на цепочке к загнутой с двух концов планке.
Уровень — выпуклая стеклянная ампула с жидкостью, заделанная в оправу и закрепленная на станине весов. На поверхность ампулы нанесены две концентрические окружности. При правильной установке весов воздушный пузырек должен находиться в малой окружности.
Тарировочные приспособления предназначены для приведения в равновесие ненагруженных весов (тарирования). Тарировочный груз помещают в специальные камеры (под чашками или площадками), в которые по мере необходимости добавляют груз или извлекают его (кусочки металла). В весах, снабженных гиредержателями, для грубой тарировки камеры применяют встроенные тарировочные камеры, а для точного регулирования весов — два грузика (гайки, расположенные на винтовом стержне коромысла).