Рычажные весы что измеряют
Для чего предназначены механические рычажные весы?
Рычажные весы механического типа представляют собой специальные устройства для взвешивания разных веществ. Приборы являются актуальными в сфере промышленности, образования, а также в отрасли автомобильного обслуживания. Средние цены на механические рычажные весы значительно ниже, чем на электронные. Поэтому устройства пользуются большой популярностью. Сравнить цены вы можете на этом сайте.
Технические особенности устройств
Рычажные устройства для взвешивания имеют достаточно простую и надежную конструкцию. Чаще всего весы оборудованы 2 металлическими платформами, которые закреплены на подвижном рычаге. В свою очередь рычажное устройство подключено к измерительному механизму, где имеется специальная шкала с отметками. Вся система максимально сбалансирована, что гарантирует высокую точность взвешивания с допустимой предельной погрешностью до 0,01 грамма. Ключевым элементом при использовании данных устройств является дополнительный груз в виде гирьки. Благодаря специальным противовесам можно узнать реальную массу измеряемых веществ и предметов.
Ключевые особенности рычажных весов:
1. Надежность при частом взвешивании.
2. Простота конструкции.
3. Невысокая стоимость для покупки.
4. Не требуют электричества.
5. Универсальность использования.
Прежде, чем купить рычажные весы важно ознакомиться с техническим описанием и рекомендациями производителя. Ведь конкретный вид устройств может быть адаптирован под определенные весовые ограничения. Многие модели современных приспособлений поддерживают дискретность в пределах 0,01-0,1 грамма, что позволяет использовать весы для удобного взвешивания любых мелких предметов. По сравнению с электронными данные приборы более просты в применении и обслуживании.
Варианты применения весов
Устройства данного типа адаптированы для эксплуатации в условиях, где отсутствует возможность или потребность в обслуживании более сложных электронных систем для взвешивания. Механические весы отлично подходят для стационарных лабораторий. Использование компактных приспособлений позволяет без затруднений и с минимальными затратами производить работы с разными материалами. Конструктивно и функционально изделия адаптированы для применения в следующих отраслях:
— учебные организации и заведения;
— промышленное производство;
— химические и строительные лаборатории;
— автомобильные предприятия;
— сельскохозяйственные лаборатории.
Современные модели устройств при минимальном наборе функций способны обеспечить высокую точность измерений фактически любых материалов и веществ. Наиболее востребованными изделия являются при выполнении работ с порошком, жидкостями и мелкими твердыми образцами.
Лабораторные рычажные весы
В лабораториях предприятий, в медицинских учреждений и учебных заведений широко используются лабораторные рычажные весы.
Весы такого типа применяются для взвешиваний, результаты которых не требуют высокой степени точности.
Классификация лабораторных рычажных весов
Все лабораторные весы подразделяются на следующие группы:
Простые рычажные равноплечие весы (двухчашечные) имеют трёхпризменное коромысло, не оборудованы успокоителями и оснащены рейтерными гирями и неименованными отсчётными шкалами (т.е не имеющими цены деления).
Такие весы сейчас почти не эксплуатируются. Объясняется это наличием целого ряда недостатков:
Параметры общелабораторных весов
Параметры / Тип весов
Равноплечные весы с успокоителями
Весы указанных моделей пришли на смену простым весам. Чаще всего их оборудуют воздушными успокоителями, встроенными гирями и именованными проекционные шкалами. Такие весы имеют размещённое на одной опоре коромысло и пару грузоприёмных призм. Посредством серег и подушек к призмам подвешиваются грузоприёмные чаши. В конструкцию весов входят также траверсы для миллиграммовых гирь, встроенных в весы (у весов предыдущей группы этого нет).
Коромысло выполняется из чугуна либо сплава алюминия, а подушки и призмы – из корунда, агата, высокопрочной стали.
В целях предупреждения поломок подушек и призм, снижения степени их износа в конструкцию весов встраивается арретир, который налагает ограничения на амплитуду колебаний, имеющихся у коромысла.
Вторым прибором, используемым совместно с арретиром, является изолир. С его помощью обе призмы отделяются от своих подушек.
Использование встроенных гирь не просто ускоряет и упрощает взвешивание, но и позволяет добиться более высокой точности весов, т.к погрешность гирь пренебрежимо мала.
Проецируемая на экран весов оптическая шкала дает возможность сократить углы отклонения коромысла и существенно улучшить точность отсчета (с использованием нониуса). Она так же снимает необходимость определять цену деления при взвешивании объектов, различных по массе.
Весы указанной конструкции производительнее обычных равноплечных (на одно взвешивание уходит всего 1-3 минуты). Но в процессе работы на таких весах часто требуется использовать точное взвешивание и учитывать погрешности, возникающие от использования гирь.
Одноплечные рычажные одночашечные весы (с двумя призмами)
На коромысле весов указанного типа закрепляются грузоприёмная и опорная призмы. Кроме чаши для размещения взвешиваемого элемента к грузоприёмной призме крепятся траверсы, имеющие комплект встроенных миллиграммовых и граммовых гирь. Их масса равна НПВ. Чтобы уравновесить коромысла с гирями и чашками, на втором его конце закрепляют противовес.
Чтобы уравновесить коромысло, на чашу которого положен груз, с траверсы убирают гири, суммарная масса которых соответствует массе взвешиваемого тела с точностью до 0,5 ДНОП.
Конструкция указанных весов полностью исключает погрешности, возникающие из-за неравноплечности коромысла. Погрешности встроенных в весы гирь не учитываются, а тела, имеющие различную массу, взвешиваются при единой нагрузке на коромысло. Это повышает точность выполненных измерений.
Для ускорения подбора гирь используют грубое (предварительное) взвешивание. Для этого используется специальное устройство, входящее в комплект таких весов, и представляющее собой рычаг, находящийся под коромыслом, который опирается на пружину. Время взвешивания не более 60 секунд.
В лучших моделях лабораторных аналитических весов с двумя призмами разарретирование и арретирование коромысла выполняются в автоматическом режиме, что позволяет реализовать плавное соприкосновение подушек и призм. В новых моделях таких весов реализован дрейф нуля в ДНОП по проекционной шкале и компенсация тарной нагрузки.
В микроаналитических весах снятие и наложение встроенных гирь автоматизировано. Это позволяет отказаться от выполнения предварительного взвешивания.
Конструкция оснащена дополнительным устройством, которое позволяет выносить чашу за пределы витрины внсов, что делает наложение и удаление взвешиваемого тела более удобным. Данное устройство сблокировано с механизмом открывания и закрывания витрины.
Время одного взвешивания на таких весах не превышает 30 секунд.
Промышленные весы – это одна из наиболее крупных видов весоизмерительного оборудования. Подробнее читайте в этой статье.
Весы с двухпризменным рычагом
Двухпризменный рычаг с низким расположением центра тяжести (относительно точки опоры) заменил в этих весах равноплечное коромысло. Рычаг получил наименование – квадрант. При его отклонении от положения равновесия, которое возникает от воздействия массы взвешиваемого тела, формируется уравновешивающая сила.
Используемый в весах прямой метод измерения позволяет повысить ДНОП до 30-50 % от НПВ, применяя всего одну или пару встроенных гирь, наложение и снятие которых выполняется рукояткой, выступающей из кожуха весов.
Увеличению разрешающей способности квадрантных весов способствует использование проекционной шкалы и оптического нониуса. Минимизация погрешностей, обусловленных неточностью выставления весов по уровню, достигается тем, что на вспомогательном маятнике-рычаге устанавливается объектив оптической системы.
Сокращение времени затухания возникших колебаний рычага и коромысла достигается закреплением экранов магнитных успокоителей. Для компенсации тарных нагрузок используется специальная пружина, связанная одним концом с основанием весов, а вторым – со стойкой, которая несёт грузоприемную площадку.
Лабораторные рычажные весы последних моделей позволяют выполнять взвешивания с требуемой точностью и могут использоваться в любых лабораториях по своему прямому назначению.
Рычажные весы
Помимо самостоятельного использования весы могут быть основным элементом автоматизированной системы учёта и контроля материальных потоков. Это обеспечивает оперативное управление производством и позволяет увеличить объёмы производства, повысить качество и рентабельность продукции, снижая при этом затраты и издержки.
Содержание
История
Весы хорошо видны на папирусе XIX династии (около 1250 года до н. э.). Согласно древнеегипетской «Книге мертвых», Анубис, на входе в подземное царство взвешивает сердце всякого умершего на особых весах, где в качестве гири выступает перо правосудия богини Маат.
Принцип действия
Рычажные весы
Рычажные весы — это весы, в которых передаточным устройством является рычаг или система рычагов.
Равноплечные весы
В равноплечных рычажных весах точки подвеса грузов (m1 и m2) и точка опоры образуют равнобедренный треугольник (коромысло) с высотой h и вершиной в точке опоры. При повороте равнобедренного треугольника (коромысла) на угол α одно плечо увеличивается, а другое уменьшается. Поворот коромысла останавливается при равенстве крутящих моментов: m1*l1=m2*l2, m1/m2=l2/l1, где l1и l2 — плечи крутящих моментов. Угол поворота коромысла можно отградуировать в единицах массы (количество). Чем меньше высота треугольника — h, тем меньше изменение плеч при повороте и больше чувствительность весов. Такое устройство соответствует состоянию устойчивого равновесия.
Эквилибр
При нулевой высоте треугольника h=0 (как это иногда рисуют в некоторых статьях) коромысло из треугольника превращается в прямую линию. При повороте прямого коромысла длина плеч изменяется одинаково, соотношение l1/l2 не изменяется и равновесие не устанавливается. Такое устройство соответствует состоянию безразличного равновесия. При взвешивании на эквилибре положения устойчивого равновесия нет и равновесие определяют по безразличному положению коромысла при ручном отклонении влево и вправо.
Компаратор
Если точка опоры находится ниже точек подвеса, то такое устройство работает как компаратор или триггер, то есть определяет только какая из двух масс больше, а какая меньше (качество). Такое устройство соответствует состоянию неустойчивого равновесия.
Разноплечные весы
Условия равновесия совсем другие, чем равноплечных весах.
Одногиревые разноплечные весы, приведённые на рисунке справа, уменьшают число гирь (разновесов) и вероятность их потери, то есть имеют повышенную надёжность, но имеют сильно уменьшенный диапазон взвешиваемых грузов. Шкала весов нелинейна, сжата на краях диапазона весов и растянута в средней части диапазона весов.
Основные параметры весов
Наибольший предел взвешивания (НПВ) — верхняя граница предела взвешивания, определяющая наибольшую массу, измеряемую при одноразовом взвешивании.
Наименьший предел взвешивания (НмПВ) — нижняя граница предела взвешивания, определяется минимальным грузом, при одноразовом взвешивании которого относительная погрешность взвешивания не должна превышать допустимого значения.
Цена деления d — разность значений массы, соответствующих двум соседним отметкам шкалы весов с аналоговым отсчётным устройством, или значение массы, соответствующее дискретности отсчёта цифровых весов.
Цена поверочного деления e — условная величина, выраженная в единицах массы, используемая при классификации весов и нормировании требований к ним.
Число поверочных делений n — значение НПВ/e.
Предельно допустимая погрешность измерений определяется ценой поверочного деления e. Обычно производитель весов гарантирует следующее соотношение: d = e. Чем ниже погрешность, тем выше точность измерений.
Погрешность весов в диапазоне измерений по абсолютному значению не должна превышать пределов допускаемой погрешности, приведенных в таблице по ГОСТ 24104-2001 (Прекращено применение на территории РФ с 01.01.2010. Ныне действует ГОСТ Р 53228-2008):
| Интервалы взвешивания для весов класса точности | Пределы допускаемой погрешности | |||
|---|---|---|---|---|
| специального | высокого | среднего | при первичной поверке | в эксплуатации |
| До 50000 e включительно | До 5000 e включительно | До 500 e включительно | ± 0,5e | ± 1,0e |
| Св. 50000 e до 200000 e включительно | Св. 5000 e до 20000 e включительно | Св. 500 e до 2000 e включительно | ± 1,0e | ± 2,0e |
| Св. 200000 e | Св. 20000 e | Св. 2000 e | ± 1,5e | ± 3,0e |
Пылевлагозащита IP (International Protection, «Ingress») — степени защиты, обеспечиваемые оболочками (IEC 60529, DIN 40050, ГОСТ 14254-96). Обычно обозначается как «IP» и две цифры, первая — степень защиты людей от доступа к опасным частям электрооборудования и самого изделия от попадания внутрь посторонних твёрдых предметов (от 0 до 6), а вторая — степень его защиты от вредных воздействий в результате проникновения воды (от 0 до 8). «Защиту от пыли» имеют изделия с IP5X и выше. «Защиту от брызг» — изделия с IPX3 и выше, герметизацию — IPX7 и IPX8. Максимальная степень защиты электрооборудования по ГОСТ — IP68 (пыленепроницаемое и герметичное при длительном нахождении под слоем воды 15 см от верхней точки). Комбинация IP69K (есть только в DIN) — означает пыленепроницаемость и влагозащищённость при чистке струёй высокого давления или паром (но, вообще говоря, не гарантирует герметичность при нахождении в воде).
Устройство выборки массы тары — устройство, позволяющее привести показания весов к нулю, когда тара помещается на грузоприёмное устройство, с уменьшением НПВ на массу тары.
Устройство компенсации массы тары — устройство, позволяющее привести показания весов к нулю, когда тара помещается на грузоприёмное устройство, без уменьшения НПВ.
Особенности применения рычажных весов
Во многих странах активно используют рычажные весы при измерениях в лабораториях, научных институтах и других учреждениях. Такой тип весов сложно назвать высокоточными, однако это не мешает их активному использованию в наши дни.
Необходимо учитывать, что купить рычажные весы можно для самых разных целей, в том числе и для лабораторных исследований и работ. Но не всегда требуется высокая точность измерений. Часто оборудования такого типа вполне достаточно для выполнения повседневных задач. Поэтому можно сказать, что, несмотря на незначительные показатели точности измерений, рычажные весы по-прежнему пользуются спросом.
Особенности
Данные весы используются для измерения твердых тел, сыпучих порошков, жидкостей и других предметов. Можно выделить несколько особенностей такого оборудования и специфических условий его использования:
Принцип работы
Рычажные весы имеют довольно простой принцип работы. С одной стороны располагается чаща, в которую помещают предметы подлежащие взвешиванию, а на другой стороне противовес. Для настройки точности используют определенный уровень, поскольку прибор должен устанавливаться ровно.
Работа с таким медицинским оборудованием не представляет особого труда. Необходимо следить за технической исправностью оборудования и если нужно калибровать или вносить коррективы. В целом можно сказать, что для многих областей деятельности такие решение и сегодня являются оптимальными.
Рычажные весы что измеряют
Содержание
История
Первые найденные археологами образцы весов относятся к V тысячелетию до н. э., применялись они в Месопотамии. [2] [3]
Весы хорошо видны на папирусе ХIX династии (около 1250 года до н. э.). Согласно древнеегипетской «Книге мертвых», Анубис, на входе в подземное царство взвешивает сердце всякого умершего на особых весах, где в качестве гири выступает богиня правосудия Маат.
Каменная стела I тысячелетия до н. э. (Турция) изображает хетта, использующего вместо поперечной планки балансовых весов собственный палец. [3]
Принцип действия
Классификация по принципу действия
Принцип действия рычажных весов
Равноплечные весы
При нулевой высоте треугольника h=0 (как это иногда рисуют в некоторых статьях) коромысло из треугольника превращается в прямую линию. При повороте прямого коромысла длина плеч изменяется одинаково, соотношение l1/l2 не изменяется и равновесие не устанавливается. Такое устройство соответствует состоянию безразличного равновесия. При взвешивании на эквилибре положения устойчивого равновесия нет и равновесие определяют по безразличному положению коромысла при ручном отклонении влево и вправо.
Если точка опоры находится ниже точек подвеса, то такое устройство работает как компаратор или триггер, т.е. определяет только какая из двух масс больше, а какая меньше (качество). Такое устройство соответствует состоянию неустойчивого равновесия.
Разноплечные весы
Условия равновесия совсем другие,чем равноплечных весах.
Одногиревые разноплечные весы, приведённые на рисунке справа, уменьшают число гирь (разновесов) и вероятность их потери, т.е. имеют повышенную надёжность, но имеют сильно уменьшенный диапазон взвешиваемых грузов. Шкала весов нелинейна, сжата на краях диапазона весов и растянута в средней части диапазона весов.
Классификация весов
Согласно ГОСТ 29329-92 весы можно подразделить на следующие группы:
По области применения (эксплуатационному назначению):
По точности взвешивания:
По способу установки на месте эксплуатации:
По виду уравновешивающего устройства:
По виду грузоприемного устройства:
По способу достижения положения равновесия:
ГОСТ 24104-01, который описывает общие технические требования, предъявляемые к лабораторным весам, классифицирует их следующим образом:
По классу точности
Основные параметры весов
Наибольший предел взвешивания (НПВ) — верхняя граница предела взвешивания, определяющая наибольшую массу, измеряемую при одноразовом взвешивании.
Наименьший предел взвешивания (НМПВ) — нижняя граница предела взвешивания, определяется минимальным грузом, при одноразовом взвешивании которого относительная погрешность взвешивания не должна превышать допустимого значения.
Цена деления d — разность значений массы, соответствующих двум соседним отметкам шкалы весов с аналоговым отсчетным устройством, или значение массы, соответствующее дискретности отсчета цифровых весов.
Цена поверочного деления e — условная величина, выраженная в единицах массы, используемая при классификации весов и нормировании требований к ним.
Число поверочных делений n — значение НПВ/e.
Предельно допустимая погрешность измерений определяется ценой поверочного деления e. Обычно производитель весов гарантирует следующее соотношение: d = e. Чем ниже погрешность, тем выше точность измерений.
Погрешность весов в диапазоне измерений по абсолютному значению не должна превышать пределов допускаемой погрешности, приведенных в таблице (ГОСТ 24104-2001):
| Интервалы взвешивания для весов класса точности | Пределы допускаемой погрешности | |||
|---|---|---|---|---|
| специального | высокого | среднего | при первичной поверке | в эксплуатации |
| До 50000 e включ. | До 5000 e включ. | До 500 e включ. | ± 0,5e | ± 1,0e |
| Св. 50000 e до 200000 e включ. | Св. 5000 e до 20000 e включ. | Св. 500 e до 2000 e включ. | ± 1,0e | ± 2,0e |
| Св. 200000 e | Св. 20000 e | Св. 2000 e | ± 1,5e | ± 3,0e |
Устройство выборки массы тары — устройство, позволяющее привести показания весов к нулю, когда тара помещается на грузоприемное устройство, с уменьшением НПВ на массу тары.
Устройство компенсации массы тары — устройство, позволяющее привести показания весов к нулю, когда тара помещается на грузоприемное устройство, без уменьшения НПВ.
Возможные источники погрешности электронных весов
При использовании высокоточных весов, таких, как весы аналитические или лабораторные, существует вероятность погрешности измерений. Источником таких погрешностей могут стать следующие факторы:
Разновес
Наборы гирь для определённых весов называются разновесом. В зависимости от максимальной и минимальной массы, взвешиваемой на весах, разновес может состоять из большего или меньшего числа элементов.
Современная, наиболее распространённая система численного ряда для разновесов была предложена Д. И. Менделеевым. Она обеспечивает минимальное число операций наложения/снятия гирь на чашки весов при подборе навески. Ранее применялся фунтовый разновес. В него входил набор гирь в 1, 2, 3, 6, 12, 24 и 48 золотников. В таком разновесе ни одна гиря не повторялась, а сумма всех их как раз и составляла один фунт. Фунт подразделялся на 96 золотников, а золотник на 96 долей.
Наборы гирь (разновесы) выпускают разных классов точности. Они подлежат обязательной сертификации и первичной и периодической поверке органами метрологического контроля. Для образцовых и аналитических гирей особое значение имеет материал, применяемый для их изготовления. Для того чтобы гири не изменяли своей массы, необходимо, чтобы материалы для них были: