Vågar

Våg  - en anordning eller anordning för att bestämma massan av kroppar ( vägning ) genom vikten som verkar på dem , ungefärligt betraktande som lika med gravitationen [1] . Kroppsvikten kan bestämmas både genom jämförelse med referensmassans vikt (som i en balansvåg), och genom mätning av denna kraft genom andra fysiska storheter.

Förutom oberoende användning kan vågar vara huvudelementet i ett automatiserat system för redovisning och kontroll av materialflöden. Detta ger operativ styrning av produktionen och låter dig öka produktionsvolymerna, förbättra kvaliteten och lönsamheten på produkterna, samtidigt som du minskar kostnader och utgifter.

Historik

De första skalorna som hittats av arkeologer går tillbaka till det 5:e årtusendet f.Kr. e. de användes i Mesopotamien [2] [3] .

Fjäll är tydligt synliga på papyrusen från den 19:e dynastin (cirka 1250 f.Kr.). Enligt den forntida egyptiska "De dödas bok" väger Anubis , vid ingången till underjorden, hjärtat av varje död person på speciella vågar, där rättvisans fjäder av gudinnan Maat fungerar som en vikt .

Stenstele från 1:a årtusendet f.Kr. e. (Turkiet) föreställer hetiten med sitt eget finger istället för balansvikternas tvärstång [3] .

Historiker tillskriver romarna uppfinningen av ett fundamentalt nytt system för att mäta vikt - där vikten rör sig, och stödpunkten och positionen för vinsten förblir oförändrade [3] . Ett av de tidigaste stålvarven hittades i Pompeji [2] [3] . Den romerska enheten, till skillnad från den moderna, hade två vågar och två krokformade handtag.

I det antika Ryssland vägdes varor på likaarmsvågar - skalva. Sedan 1300-talet förekommer ordet " bezmen " i Ryssland (ett viktmått lika med 1,022) [4] .

Hur det fungerar

Balansvågar

Spakvågar är vågar där transmissionsanordningen är en spak eller ett system av spakar.

Lika skalor

Likaarmsvågar var förmodligen den första massmätanordningen som uppfanns [5] . Traditionella likaarmsvågar består av en svängbar horisontell arm med armar av samma längd - en balk - och en vågpall [6] upphängd på varje arm. Den okända massan placeras i en skål, och standardmassorna läggs till den andra skålen tills strålen är så nära jämvikt som möjligt (som möjligt).

Vågen

I en likaarmsvåg bildar vikternas (m1 och m2) upphängningspunkter och stödpunkten en likbent triangel ( ok ) med en höjd h och en vertex vid stödpunkten. När den likbenta triangeln (vipparmen) roterar genom vinkeln α ökar en arm och den andra minskar. Vippans rotation stannar när vridmomenten är lika: m1*l1=m2*l2, m1/m2=l2/l1, där l 1 och l 2  är vridmomentarmarna. Vipparmens rotationsvinkel kan kalibreras i massenheter ( kvantitet ). Ju mindre höjden av triangeln - h, desto mindre förändring i armarna under rotation och desto större känslighet på skalorna. En sådan anordning motsvarar ett tillstånd av stabil jämvikt .

Jämvikt

Vid nollhöjd av triangeln h=0 (som det ibland ritas i vissa artiklar), förvandlas triangelns ok till en rak linje. När den raka vippan vrids ändras armarnas längd på samma sätt, förhållandet l1/l2 ändras inte och balansen upprättas inte. En sådan anordning motsvarar ett tillstånd av likgiltig jämvikt . Vid vägning av en jämvikt finns inget stabilt jämviktsläge och balansen bestäms av vippans indifferent läge med manuell avvikelse åt vänster och höger.

Komparator

Om stödpunkten är under upphängningspunkterna, fungerar en sådan anordning som en komparator eller trigger , det vill säga den bestämmer bara vilken av de två massorna som är större och vilken som är mindre ( kvalitet ). En sådan anordning motsvarar ett tillstånd av instabil jämvikt .

Flerarmade vågar

Jämviktsförhållandena är helt annorlunda än för balanser med lika armar.
Envikts flerarmsvåg, som visas i figuren till höger, minskar antalet vikter (vikter) och sannolikheten för deras förlust, det vill säga de har ökad tillförlitlighet, men har ett kraftigt reducerat utbud av vägda laster. Viktskalan är icke-linjär, sammanpressad i ändarna av viktområdet och sträckt i mitten av viktområdet.

Huvudparametrar för skalor

Den största vägningsgränsen (LLL)  är den övre gränsen för vägningsgränsen, som bestämmer den största massan som uppmätts under en enstaka vägning.

Den minsta vägningsgränsen (LmPV)  är den nedre gränsen för vägningsgränsen, bestämd av minimibelastningen, med en engångsvägning vars relativa vägningsfel inte bör överstiga det tillåtna värdet.

Divisionsvärde d  är skillnaden mellan massvärdena som motsvarar två intilliggande märken på skalan på skalan med en analog avläsningsanordning, eller massvärdet som motsvarar avläsningsdiskreten för den digitala vågen.

Priset för verifieringsavdelning e  är ett villkorligt värde, uttryckt i massenheter, som används vid klassificeringen av skalor och normaliseringen av kraven för dem.

Antalet verifieringsavdelningar n  är värdet på LEL/e.

Det maximalt tillåtna mätfelet bestäms av värdet på kalibreringsintervallet e . Vanligtvis garanterar vågtillverkaren följande förhållande: d = e . Ju lägre fel, desto högre mätnoggrannhet.

Felet på skalorna i mätområdet i termer av det absoluta värdet bör inte överstiga gränserna för det tillåtna felet som anges i tabellen i enlighet med GOST 24104-2001

Vägningsintervall för vågar av noggrannhetsklass Gränser för fel
särskild hög mitten under den första verifieringen i drift
Upp till 50 000 e inklusive Upp till 5000 e inklusive Upp till 500 e inklusive ±0,5e ± 1,0e
St. 50 000 e till 200 000 e inklusive St. 5000 e till 20000 e inklusive St. 500 e till 2000 e inklusive ± 1,0e ±2,0e
St. 200000 e St. 20000 e St. 2000 e ± 1,5e ±3,0e

Inträngningsskydd IP (International Protection, "Ingress")  - graden av skydd som ges av skalen (IEC 60529, DIN 40050, GOST 14254-96). Vanligtvis betecknad som "IP" och två siffror, den första är graden av skydd för människor från tillgång till farliga delar av elektrisk utrustning och själva produkten från intrång av främmande fasta föremål (från 0 till 6), och den andra är graden av dess skydd mot skadliga effekter som ett resultat av vatteninträngning (från 0 till 8). "Dust proof" produkter är IP5X och högre. "Stänksäker" - produkter med IPX3 och högre, tätning - IPX7 och IPX8. Den maximala skyddsgraden för elektrisk utrustning enligt GOST är IP68 (dammtät och förseglad under lång tid under ett lager vatten 15 cm från topppunkten). IP69K-kombinationen (endast tillgänglig i DIN) innebär dammtät och vattentät när den rengörs med högtrycksstråle eller ånga (men, generellt sett, garanterar inte täthet i vatten).

Explosionsskydd av våg Ex. För användning av vågar i miljön av brandfarliga och explosiva blandningar, vid företag inom oljeraffinering, kemi, gruvdrift, livsmedelsindustri, är vägningsutrustning tillverkad i en explosionssäker design. Förekomsten av Ex- märket följt av siffror gör att det inte kan bildas en gnista i vågen eller annan utrustning som befinner sig i en explosiv atmosfär som kan orsaka explosion eller brand i denna blandning.

Taraviktsprovtagningsanordningen  är en anordning som gör det möjligt att nollställa skalavläsningarna när taran placeras på lastmottagaren, med en minskning av LEL med taravikten.

En tarakompensationsanordning  är en anordning som låter vågen återgå till noll när taraen placeras på lastmottagaren, utan att minska LEL .

Klassificering av vikter

Enligt handlingsprincipen

Enligt de fysiska lagar som vägningen bygger på kan vågen delas in i:

Av operativt syfte

Enligt omfattning (operativt syfte), enligt GOST 29329-92 , kan skalor delas in i följande grupper:

  • bil - sådana vågar gör det möjligt att ge ingångskontroll av inkommande råvaror och kontroll av produktleveranser, samt att kontrollera fordonens axiella och hjulbelastning i enlighet med lagliga krav;
  • bagage;
  • hushåll;
  • vagnar ;
  • vagn;
  • för vägning av boskap;
  • för vägning av mjölk;
  • kran;
  • laboratorium;
  • medicinsk;
  • monorail;
  • pall [8] ;
  • plattform;
  • post;
  • Råvara;
  • handel;
  • hiss;
  • transportband.

Genom att väga noggrannhet

  • en speciell klass av noggrannhet (analytisk - i analytisk kemi );
  • hög noggrannhetsklass (laboratorium);
  • medelklass av noggrannhet.

Enligt metoden för installation på operationsplatsen

  • tapphål;
  • inbyggt;
  • golv;
  • skrivbord;
  • mobil;
  • upphängd;

Efter typ av balanseringsanordning

  • mekanisk;
  • elektromekanisk (elektronisk) [9] .

Efter typ av belastningsmottagare

  • bunkra;
  • hink;
  • transportband;
  • krok;
  • monorail;
  • plattform.

Enligt metoden för att uppnå jämviktspositionen

  • med automatisk balansering;
  • med halvautomatisk balansering;
  • med automatisk balansering.

Beroende på typen av läsenhet

  • med analog läsenhet;
  • med en diskret läsenhet.

Enligt

GOST R 53228-2008 [10] , som beskriver de allmänna tekniska kraven för vågar, klassificerar dem enligt följande:

Efter noggrannhetsklass

  • särskild;
  • hög;
  • medel;
  • vanlig.

Möjliga felkällor i mekaniska vågar

Vid arbete med laboratorievågar och analytiska mekaniska vågar med hög precision är följande fel också möjliga:

  • fel orsakat av ojämna skalor (för lika skalor);
  • fel orsakat av slitage på prismor och dynor. Under vågens livscykel ökar avrundningsradien för okprismorna. När vipparmens läge ändras "rullar" prismorna längs kuddarna och armarnas längd ändras. Som ett resultat ändras divisionsvärdet och icke-linjäritet uppträder vid läsning längs den optiska skalan. Detta fel manifesteras både i likaarms- och enarmsvågar;
  • felfunktion i avledaren, föroreningar och grova defekter (spån, flisning) av prismor och dynor leder till dålig mätreproducerbarhet.

Strängt taget är det omöjligt att göra vågar med helt lika armar utan avläsningsfel på den optiska vågen, därför, om särskilt noggrant arbete på sådana vågar är nödvändigt, bör noggranna vägningsmetoder användas, såsom:

  • vägning på en axel enligt Mendeleev (eliminerar felet från ojämna axlar);
  • vägning i en fast position av vippen (när man korrigerar för ojämna axlar eliminerar det rullningsfel);
  • vägande på ena axeln med en fast position av vippan.

För att erhålla korrekta resultat är det nödvändigt att göra en korrigering för Arkimedes-kraften som skapas av atmosfärisk luft , som verkar uppåt och därför leder till en underskattning av balansavläsningarna jämfört med verkliga värden [11] .

Vikt

Uppsättningar av vikter för vissa vikter kallas vikter. Beroende på max- och minivikter som vägs på vågen kan vikten bestå av fler eller färre element.

Det moderna, vanligaste systemet med numeriska serier för vikter föreslogs av D. I. Mendeleev . Den tillhandahåller det minsta antalet operationer för att applicera/ta bort vikter på vågen vid val av prov. Tidigare användes en pundvikt. Den inkluderade en uppsättning vikter i 1, 2, 3, 6, 12, 24 och 48 spolar. I en sådan balans upprepades inte en enda vikt, och summan av dem alla var exakt ett pund. Pundet delades upp i 96 spolar och spolen i 96 aktier.

Den moderna vikten innehåller vikter från de numeriska serierna 1, 2 (2 vikter vardera), 5.

Uppsättningar av vikter (vikter) ger olika noggrannhetsklasser. De är föremål för obligatorisk certifiering och primär och periodisk verifiering av metrologiska kontrollorgan. För exemplariska och analytiska vikter är materialet som används för deras tillverkning av särskild betydelse. För att vikterna inte ska ändra sin massa är det nödvändigt att materialen för dem är:

  • antimagnetisk - för att utesluta påverkan av magnetiska fält på vägningsresultatet;
  • resistent mot inverkan av frätande ämnen i miljön;
  • motståndskraftig mot slitage under drift;
  • tät struktur, för att undvika absorption av ånga, gaser och fukt.

Möjliga felkällor i elektroniska vågar

Vid användning av högprecisionsvågar, såsom analytiska eller laboratorievågar, finns det risk för mätfel. Följande faktorer kan vara källan till sådana fel:

  • statisk flytkraft (minskning av den uppmätta vikten på grund av närvaron av Arkimedeskraften som verkar på provet från luftens sida [11] );
  • användning av en defekt referensvikt (används för vägningsbedrägeri);
  • beroende av indikationer på lastens position på koppen (avstämning av Roberval-mekanismen );
  • luftströmmar, även de svagaste, kan påverka vägningsresultaten;
  • friktion mellan vågens rörliga delar;
  • damm lade sig på pallen;
  • vågen får inte kalibreras med kalibreringsvikter;
  • mekanisk deformation av delar på grund av temperaturförändringar;
  • otillräcklig uppvärmning före kalibrering, avstämning av den termiska kompensationskretsen;
  • anomalier i jordens gravitationsfält (användning av skalor i omedelbar närhet av berg) kan påverka detaljerna i utformningen av skalorna;
  • magnetiska fält från enheter som är tillräckligt nära vågen kan påverka vågens metallkomponenter;
  • magnetiska störningar av sensorer;
  • det elektrostatiska fältet kan påverka strukturens metalldelar;
  • kemisk reaktion mellan det vägda ämnet och luft (eller, vid korrosion, våg);
  • kondens på kalla föremål;
  • avdunstning av vatten från varma föremål;
  • luftkonvektion ;
  • Corioliskraften från jordens rotation ;
  • vibrationer och seismiska störningar: till exempel vibrationer från passerande fordon;
  • vågar som inte är installerade på en horisontell nivå eller på en mjuk yta (matta eller gummigolv);
  • tätt placerade paketradioenheter, såsom trådlösa telefoner, kan störa ett precisionsinstrument även om det inte använder lämpliga radiofrekvenser på något sätt. Se radiostörningar .

I konsten


Se även

Anteckningar

  1. I vardagen blandas ofta begreppen vikt , gravitation och massa ihop.
  2. 1 2 V. N. Pipunyrov. Vågarnas och viktindustrins historia i jämförande historisk täckning. M, 1955
  3. 1 2 3 4 - Historia av skalor . Hämtad 20 februari 2010. Arkiverad från originalet 23 augusti 2011.
  4. Bezmen // Förklarande ordbok för det ryska språket  : i 4 volymer  / kap. ed. B.M. Volin , D.N. Ushakov (vol. 2-4); komp. G.O. Vinokur , B.A. Larin , S.I. Ozhegov , B.V. Tomashevsky och D.N. Ushakov; ed. D. N. Ushakova. - M .  : State Institute "Sovjet Encyclopedia" (vol. 1): OGIZ (vol. 1): State Publishing House of Foreign and National Dictionaries (vol. 2-4), 1935-1940.
  5. Ladda ner - En kort historia att väga: AWTX Museum Book (länk inte tillgänglig) . Averyweigh-tronix.com. Tillträdesdatum: 5 mars 2015. Arkiverad från originalet 2 mars 2012. 
  6. A Practical Dictionary of the English and German Languages ​​(1869), sid. 1069 .
  7. Vågar (enhet) - artikel från Great Soviet Encyclopedia
  8. : Zh.r., en bokstav "l" enligt "Russian Spelling Dictionary" från den ryska vetenskapsakademin. (inte tillgänglig länk) . Hämtad 4 juli 2012. Arkiverad från originalet 4 augusti 2012. 
  9. Pavlov, 2006 .
  10. GOST R 53228-2008 - gratis nedladdning . www.gosthelp.ru. Hämtad 2 mars 2016. Arkiverad från originalet 14 maj 2013.
  11. 1 2 Tillämpa korrigeringar för luftflytkraft (nedlänk) . Andrew.ucsd.edu (29 september 1997). Tillträdesdatum: 5 mars 2014. Arkiverad från originalet 7 september 2006. 

Litteratur

  • Libra // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 volymer (82 volymer och 4 ytterligare). - St Petersburg. 1890-1907.
  • Zavelsky F.S. Vägning av världar, atomer och elementarpartiklar. M, Atomizdat, 1970
  • Pipunyrov VN Vågarnas och viktindustrins historia i jämförande historisk täckning. M, 1955
  • Scales  / Pavlov S. A. // Grand Duke - Orbits stigande nod. - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2006. - S. 218-219. - ( Great Russian Encyclopedia  : [i 35 volymer]  / chefredaktör Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, vol. 5). — ISBN 5-85270-334-6 .