новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
тендеры / аналитика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы

расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты / книги
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас

реклама на сайте
контакты
Магазин химических реактивов
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

Весы


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Весы, приборы для определения массы тел. Весами называют иногда также приборы для измерения других физических величин, преобразованных для этого в силу или момент силы (например, весы Кавендиша, Кулона, токовые). Весы широко применяют во всех отраслях народного хозяйства и в научных исследованиях как основное средство взвешивания при определении расхода или количества сырья, топлива, готовой продукции и т. п., в целях их учета, проведения химических, технических и других анализов, контроля технологических процессов и автоматизации управления ими и т.д.

Массу М тела находят преимущественно уравновешиванием его силы тяжести Р (Р = , где -ускорение свободного падения в месте установки весов) либо момента этой силы, действующих на измерительную (подвижную) часть весов, известной противодействующей, или уравновешивающей, силой (моментом). При наиболее точном компенсационном методе взвешивания уравновешивающая сила, создаваемая, например, гирями, возвращает подвижную часть весы в исходное положение равновесия, а весы служат компаратором (сравнивающим устройством). При прямом методе измерений (масса тела принимается равной показаниям весы) противодействующая сила возникает в результате отклонения подвижной части от положения равновесия под действием силы тяжести взвешиваемого тела. Во многих типах весы используют оба метода взвешивания; например, основная доля силы Р уравновешивается гирями, а остальная - отклонением подвижной части весы от положения равновесия.

По способу создания уравновешивающей силы весы подразделяют на механические - гирные (равноплечные и неравноплечные), квадрантные (с маятниковым уравновешивающим устройством, угол отклонения которого преобразуется в отклонение стрелки и служит мерой силы Р), пружинные (например, торзионные, крутильные, тензометрические, магнитострикционные, виброчастотные), в которых мера силы Р – деформация упругого элемента трансформируется кинематически или спец. Преобразователями в отклонение стрелки; электронные с магнитоэлектрическими (взаимодействие магнитных полей постоянного магнита и токовой катушки), электродинамическими (полей двух катушек) или электростатическими (статических зарядов двух электродов) силовозбудителями, причем мерой силы Р является электрическая величина (ток, напряжение); гидравлические и пневматические, в которых сила Р уравновешивается давлением соответственно жидкости и воздуха. Довольно часто в весы используют два и даже три способа создания противодействующей силы. Последняя и сила Р могут быть приложены встречно, вдоль общей линии действия к одному и тому же элементу измерительной части весов без промежуточной передачи (безрычажные весы), либо взаимодействием посредством спец. передаточного механизма (рычажные весы).

Основные метрологические характеристики весы, принятые в аналитической химии: правильность (точность, верность) - степень приближения абсолютного значения массы взвешиваемого тела по показаниям весы к ее действительному (истинному) значению; воспроизводимость (разброс, вариация) - расхождение показаний весы при неоднократном взвешивании одного и того же тела. Численно эти характеристики определяют величиной погрешности, которая не должна превышать допускаемых значений, установленных для весов разных типов и назначений международными и национальными стандартами. Различают основную погрешность (при нормировочных окружающих условиях), дополнительную погрешность (из-за изменений температуры, давления и т.п.) и их составляющие - систематическую погрешность (например, вследствие неправильного соотношения плеч рычагов) и случайную (вызывается, например, трением в опорах). Последняя определяется для конкретного типа весы в целом (табл. 1 и 2) величиной среднего квадратичного, или стандартного, отклонения

при числе взвешиваний ), а для каждых весы - приближенной оценкой s стандартного отклонения

при ограниченном и, например 2, 5, 10. Здесь Мi-значение массы тела при отдельных взвешиваниях,

величина s-определяющая характеристика весы при весьма большом числе химических анализов.

Др. важные характеристики: наибольший предел взвешивания Ммакс-наибольшая масса тела, которое может быть взвешено на данных весы с установленной для них точностью; диапазон непосредственного отсчета показаний по шкале (ДНОП) - в его пределах предпочтительно определяют содержание компонентов при химических анализах; цена деления - значение одного деления шкалы или единицы младшего разряда отсчетного устройства, выраженное в единицах массы; разрешающая способность – характеризует точность отсчета показаний весов (обычно единица младшего разряда цифрового отсчетного устройства, а также 0,5, 0,05 или 0,01 цены деления шкалы соответствует без нониуса и с нониусом). Для суммарной метрологической оценки точности применяется обобщенный показатель - класс точности (соответствует классу точности гирь), определяющий правильное соотношение между допускаемой погрешностью показаний, ценой деления, разрешающей способностью, , Ммакс и ДНОП.

Основные эксплуатационные характеристики весов: независимость показаний от внешних воздействий и от точности установки; затраты труда и времени на подготовку к работе, проведение измерений, обработку и представление результатов в требуемой форме; степень автоматизации взвешиваний и диагностики состояния; способность к расширению функциональных возможностей путем подсоединения к унифицированным вычислительным устройствам, дисплеям, контроллерам и т.п., а также к различным камерам для проведения специальных исследований (см. ниже).

Различают весы образцовые (для поверки и аттестации гирь), лабораторные, технологические, общего назначения (например, для торговых, складских и транспортных операций) и бытовые. Главные тенденции развития современные весы: совершенствование традиционных конструкций и создание перспективных типов и моделей на основе уравновешивающих устройств, дающих информацию в форме стандартных аналоговых или цифровых электрических сигналов, с применением электроники, вычислительной и микропроцессорной техники.

В данной статье рассмотрены важнейшие типы лабораторных и технологических весов, применяемых в химических лабораториях, химических и смежных отраслях промышленности, медицине и сельском хозяйстве (в агрохимических лабораториях).

Лабораторные весы. Для удобства классификации традиционно различают весы: аналитической группы (аналитические полумикроаналитические., микроаналитические, ультрамикроаналитические), общелабораторные, или технические, - для технических анализов, взвешивания химических реактивов и другие, специальные - для исследований при пониженных давлениях (вакуумные весы), изменения массы тел при высоких и низких температурах (термогравиметрические весы), гранулометрии, состава материалов с регистрацией изменения массы осадков во времени (седиментационные весы), для работы в агрессивных средах, в атмосфере благородных газов, в присутствии взрывоопасных веществ и т.п., а также для взвешивания драгоценных металлов и камней (пробирные весы). В последние десятилетия произошли капитальные изменения как в конструкциях, так и в парке всех лабораторных весов (см. табл. 1-2). Выходят из употребления эксплуатировавшиеся с конца 40-х-начала 60-х гг. простые двухчашечные равноплечные весы с трехпризменным коромыслом (рычагом) без успокоителей, рейтерными (рейтер - проволочная гиря-"наездник" массой 1, 5 или 10 мг, перемещаемая оператором вдоль шкалы на коромысле) и неименованными (без фиксированной цены деления) отсчетными шкалами. Основные недостатки таких весы: неудобство работы (необходимость вычислять положение равновесия, отсчитывая амплитуды отклонений стрелки при колебаниях коромысла), необходимость применения методов точного взвешивания для исключения погрешности из-за неравноплечности коромысла и учета погрешности гирь, низкая производительность (одно взвешивание за 3-6 мин) и др.

Табл. 1.-ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИПИЧНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ ВЕСОВ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ

Табл. 2.-ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИПИЧНЫХ ОБЩЕЛАБОРАТОРНЫХ ВЕСОВ

На смену простым весы пришли равноплечные весы с успокоителями (обычно воздушными), встроенными гирями и именованными проекционными шкалами (рис. 1). Они имеют, как и простые весы, коромысло с одной опорной и двумя грузоприемными призмами, к которым посредством подушек и серег подвешены грузоприемные чашки (площадки), траверсы для встроенных миллиграммовых гирь (весы аналитической группы с комплектом гирь до полной нагрузки не получили распространения). Коромысло изготовлено из алюминиевого сплава или чугуна, призмы и подушки - из агата, корунда или высокотвердой стали. Для уменьшения износа и предупреждения поломок призм и подушек весы оборудуются арретиром, ограничивающим амплитуду колебаний коромысла, и изолиром, с помощью которого призмы отделяются от подушек. Применение встроенных гирь не только упрощает и ускоряет взвешивание, но и способствует повышению точности весы, поскольку погрешности гирь вследствие их малости не учитываются. Специально именованная шкала, изображение которой проецируется на матовый экран оптической системой весов, позволяет уменьшить угол отклонения коромысла, расширить ДНОП, повысить точность отсчета, используя нониус, и исключает необходимость в определении цены деления при взвешивании разных по массе тел. Эти весы производительнее простых равноплечных (одно взвешивание за 1-3 мин), однако и при работе на них часто приходится применять методы точного взвешивания и учитывать погрешности гирь из наборов.

Рис. I. Равноплечные трехпризменные лабораторные весы аналитической группы: 1-коромысло; 2-успокоитель; 3-рукоятки механизма наложения встроенных гирь с оцифрованными лимбами; 4-экран с изображением проекционной шкалы; 5-грузоприемная чашка; 6-колонка; 7-рукоятка арретира-изолира.

Дальнейшее совершенствование гирных весов достигнуто благодаря переходу в начале 60-х гг. от равноплечных весы к одноплечным, или одночашечным, двухпризменным (рис. 2), принцип действия которых был предложен Д. И. Менделеевым. На коромысле весы закреплены опорная и грузоприемная призмы. К последней, помимо чашки для взвешиваемого тела, подвешены траверсы с полным комплектом встроенных граммовых и миллиграммовых гирь, масса которых равна Ммакс. Для уравновешивания коромысла с чашкой и гирями на его противоположном конце закреплен груз-противовес. При помещении на чашку взвешиваемого тела для уравновешивания коромысла с траверсы снимают гири, масса которых с точностью до половины ДНОП соответствует массе тела. В этих весы исключена погрешность из-за неравноплечности коромысла, не учитываются погрешности встроенных гирь, а тела разной массы взвешиваются при одной и той же нагрузке на коромысло, что повышает точность измерений. Для ускорения подбора гирь применяют предварительное (грубое) взвешивание посредством входящего, как правило, в комплект весы специального устройства - рычага, расположенного под коромыслом и опирающегося на пружину (на рисунке не показан). Продолжительность одного взвешивания на таких весы составляет ок. 60 с.

Рис. 2. Одноплечные двухпризменные лабораторные весы аналитической группы: 1-коромысло; 2-противовес; 3-успокоитель; 4-проекц. шкала; 5-траверса; 6-встроенные гири; 7-серьга; 8 - грузоприемная чашка; 9, 10 - соответственно опорные и грузоприемные призмы и подушки; 11 -колонка; 12- рукоятка арретира-изолира.

В лучших моделях двухпризменных аналитические весы автоматизированы арретирование и разарретирование коромысла, обеспечивается плавное соприкосновение призм и подушек, предусмотрены возможность компенсации тарной нагрузки и дрейф (смещение) нуля в ДНОП по проекционной шкале. В микроаналитических весах, кроме того, автоматизировано наложение -снятие встроенных гирь (что исключает необходимость в предварительном взвешивании) и имеется устройство, позволяющее выносить чашку из витрины весы для удобства наложения и удаления взвешиваемого тела; это устройство сблокировано с механизмом открывания и закрывания витрины. Повышение точности таких автоматизированных весов достигается уменьшением суммарной погрешности всех встроенных гирь до ±0,1 мг (аналитические весы) либо суммы гирь каждой декады, напр. 10-100 мг или 1-10г, до ± 0,006 мг (микроаналитические весы), а также снижением при одновременном расширении ДНОП. Продолжительность одного взвешивания на весы этих типов 20-30 с.

Развитие общелабораторных весов в отличие от весов аналитической группы, действие которых основано только на компенсационном методе, связано с переходом в начале 60-х гг. на прямой метод измерений. Равноплечное коромысло в таких весах заменено двухпризменным рычагом с низким по отношению к точке опоры расположением центра тяжести - квадрантом (рис. 3), при отклонении которого от исходного положения равновесия под действием силы тяжести взвешиваемого тела возникает уравновешивающая сила. Прямой метод измерений позволяет увеличить ДНОП до 30% и даже до 50% от Ммакс и использовать всего одну или две встроенные гири, которые накладываются и снимаются рукояткой, выведенной из кожуха весов.

Повышению разрешающей способности квадрантных весов способствует применение проекционной шкалы и оптического нониуса. Уменьшение влияния неточной установки весов по уровню достигается размещением объектива оптической системы отсчетного устройства на вспомогательном рычаге-маятнике. Для сокращения продолжительности затухания колебаний коромысла и рычага на них закреплены экраны магнитного успокоителя. Тарная нагрузка компенсируется пружиной (на рис. не показана), один конец которой связан со стойкой, несущей грузоприемную площадку, а другой - с основанием весы

Рис. 3. Квадрантные общелабораторные весы: 1-квадрант; 2-груз-противовес; 3-успокоитель; 4-стойка; 5-встроенная гиря; 6-грузоприемная площадка; 7-проекционная шкала; 8-экран (пунктир-направление лучей света оптической системы).

Современный этап развития лабораторных весов, отличающихся сравнительно небольшим быстродействием и значительной восприимчивостью к внешним воздействиям, характеризуется возрастающим применением в них для создания уравновешивающей силы (момента) электрических силовозбудителей с электронной системой автоматического регулирования (САР), обеспечивающей возвращение измерительной части весов в исходное положение равновесия. САР электронных лаб. весы (рис. 4) включает датчик, например, в виде дифференциального трансформатора; сердечник его закреплен на измерительной части и перемещается в смонтированной на основании весы катушке с двумя обмотками, выходное напряжение которых подается в электронный блок. Применяют также датчики в виде электронно-оптического устройства с зеркалом на измерительной части, направляющим луч света на дифференциальный фотоэлемент, подсоединенный к электронному блоку. При отклонении измерительной части весы от исходного положения равновесия взаимное положение элементов датчика изменяется, и на выходе электронного блока появляется сигнал, содержащий информацию о направлении и величине отклонения. Этот сигнал усиливается и преобразуется электронным блоком в ток, который подается в катушку силовозбудителя, закрепленную на основании весы и взаимодействии с постоянным магнитом на их измерительной части. Последняя благодаря возникающей противодействующей силе возвращается в исходное положение. Ток в катушке силовозбудителя измеряется цифровым микроамперметром, проградуированным в единицах массы. В электронных весах с верхним расположением грузоприемной чашки используется аналогичная схема автоматического уравновешивания, но постоянный магнит силовозбудителя смонтирован на стержне, несущем чашку (электронно-безрычажные весы) или связан с этим стержнем рычагом (электронно-рычажные весы).

Рис. 4. Принципиальная схема электронных лаб. весов: 1 -датчик; 2-сердечник; 3, 5-соотвесы катушки датчика и силовозбудителя; 4-силовозбудитель; 6-постоянный магнит; 7-стержень; 8-грузоприемная чашка; 9-электронный блок; 10-источник питания; 11-цифровое отсчетное устройство.

По сравнению с лабораторными весами традиционных типов электронные весы характеризуются большими функциональными возможностями. Кроме того, эти весы обладают очень высокими метрологическими и эксплуатационными показателями благодаря применению в них микропроцессорных и вычислительных блоков. Последние либо встраивают в весы (блоки управления подготовкой весы к работе, контроля и диагностики неисправностей, автоматической корректировки при изменении внеш. условий), либо подсоединяют к весам в виде специальных приставок по мере необходимости (блоки обработки, регистрации, вывода данных и управления работой при серийных типовых анализах, а также совместного управления весами и специальными камерами при исследованиях в изменяющихся по программе внешних условиях).

Электронные весы автоматически подготавливаются к взвешиванию нажатием на кнопку или педаль управления. При этом на измерительную часть весов накладывается встроенная контрольная гиря. Если создаваемая ею нагрузка не соответствует показаниям весы, автоматически вводятся поправки, учитывающие температуру воздуха, дрейф нуля, разницу значений соответствено в местах исходной градуировки и эксплуатации весы, а также погрешности их установки по уровню. Подготовку весов, которая продолжается всего несколько секунд, можно повторять в ходе работы, устраняя каждый раз влияние текущих изменений внешних воздействий. Такая подготовка весы, наряду с повышением быстродействия и точности измерений, способствует снижению требований к условиям применения весы (например, диапазон рабочих температур в лучших моделях расширен до 10-40°С).

Электронные весы с микропроцессорными и вычислительными блоками обладают большей, чем механические весы, устойчивостью к колебаниям основания. Микропроцессорное устройство многократно измеряет ток в катушке силовозбудителя и вычисляет осредненное значение массы, практически свободное от помех, вызываемых малыми колебаниями основания, а при больших колебаниях вырабатывает предупредительный сигнал. Оптимальное время осреднения (обычно 1 -2 с) устанавливается лаборантом, а на лучших моделях рассчитывается и задается автоматически. В результате продолжительность взвешивания в ДНОП, равном, как правило, Ммакс, на электронных аналитических и микроаналитических весов не превышает 3-5 с, а на общелабораторных 1-3 с.

Все электронные весы имеют аналоговый и цифровой выход со стандартными сигналами, что позволяет подключать их без специальных согласующих блоков (интерфейсов) к вычислительным и цифропечатающим устройствам, дисплеям, графопостроителям, контроллерам, служащим для автоматического программного управления весы В память микропроцессорного блока, встроенного в весы, заложены постоянные программы: подготовки к работе, проверки на функционирование, компенсации тарной нагрузки в ДНОП, диагностики причин отказов. Помимо этого, к весы может быть подключен блок программного управления и обработки данных с банком типовых программ (напр., для приготовления растворов заданных состава и суммарной массы, определения плотности и влажности образцов). Предусматривается также возможность быстрой установки на электронных весы камер для специальных исследований, подвески через отверстия в днище корпуса грузоприемных чашек в весы с их верхним расположением и т.п.

Мало изменились конструктивно и продолжают применяться для ультрамикроанализа крутильные весы, а для предварительного взвешивания малых количеств образцов, технических и производственных анализов - торзионные ультрамикровесы.

В крутильноравноплечных ультрамикровесах (рис. 5) коромысло подвешено на горизонтальной кварцевой или металлической нити-растяжке, которая натянута между двумя поворотными втулками и служит одновременно осью коромысла и упругим измерительным элементом. При определении массы или изменения ее значений в пределах ДНОП уравновешивающий момент создается закручиванием упругой нити, а показания весы считываются с лимбов, связанных с передней рукояткой. Для взвешивания тел, масса которых превышает ДНОП, используют миллиграммовые гири.

Рис. 5. Крутильноравноплечные лабораторные весы: 1-коромысло; 2-нить-растяжка; 3, 4-втулки; 5, 6-рукоятки; 7-проекц. шкала; 8-экран; 9-зеркало.

Торзионные ультрамикровесы отличаются от крутильных тем, что коромысло закреплено на оси, опирающейся на прецизионные подшипники, а упругим измерительным элементом служит спиральная пружина. Эти весы выпускаются с Ммакс, равным 20, 200 и 1000 мг, и имеют цену деления соответственно 0,05, 0,2 и 1 мг; погрешность определения массы и а не превышают цены деления.

Технологические весы. Служат составной частью оборудования различных химико-технол. линий. Различают весы: общего назначения (платформенные, циферблатные, вагонные, автомобильные); специальные - дискретного (порционные весы) и непрерывного (конвейерные весы) действия; электронные весовые устройства; дозирующие устройства (см. Дозаторы). Кроме того, в качестве технологических весов используют иногда лабораторные весы, например общелабораторные с верхним расположением грузоприемной площадки.

Порционные весы подразделяют на бестарные, расфасовочные и упаковочные. Бестарные весы (рис. 6) имеют обычно сдвоенное равноплечное коромысло, между параллельными частями которого подвешены на одном конце грузоприемный ковш, на другом - площадка для гирь. Жидкости поступают в ковш по трубопроводам; опорожнение ковша производится его опрокидыванием или через донный клапан. Сыпучие материалы подаются в ковш гравитационными, ленточными и др. питателями, которые имеют управляемые заслонки или задвижки для обеспечения соответствующего режима и полного прекращения подачи материала в ковш. Питатели включаются и выключаются автоматически. Включение их осуществляется, когда под действием момента силы тяжести гирь пустой ковш поднимается в верхнее положение, либо по команде системы управления химико-технологической линией при использовании весов для расфасовки и упаковки материала. По мере заполнения ковша коромысло приближается к горизонтальному положению, при достижении которого питатель отключается и поступление материала в ковш прекращается.

Рис. 6. Автоматические порционные весы: 1-сдвоенное коромысло; 2-ковш; 3-гиредержатель; 4-гравитац. питатель; 5-заслонка; 6-дно; 7-запорный механизм; 8-противовес.

Для повышения точности взвешивания и обеспечения одновременно режима высокой производительности большинство порционных весы оборудуют двухрежимными питателями. При приближении коромысла вплотную к горизонтальному положению питатель автоматически переключается на режим досыпки материала. При этом погрешность взвешивания снижается из-за уменьшения динамического воздействия на весы струи материала. Управление весы, в том числе открывание дна или наклон ковша для его опорожнения, осуществляется рычажной системой, приводимой в действие моментом силы тяжести материала в ковше либо электромеханической системой, которая включает дискретные или аналоговые датчики положения коромысла и исполнительные (обычно электропневматические) механизмы.

В химико-технологических линиях с программным управлением при необходимости частого изменения массы отвесов используют порционные весы с грузоприемным ковшом, подвешенным на системе рычагов, связанных с уравновешивающим квадрантным устройством, снабженным датчиками, которые взаимодействуют со стрелкой. Все шире применяют также весы с уравновешивающим устройством в виде специальных силоизмерителей (см. ниже). Масса порций материала на весы с дискретными датчиками задается их перестановкой, а на весы с аналоговыми датчиками или силоизмерителями - с помощью электрического задатчика массы. Команда на включение питателя подается, когда стрелка весы находится на нулевой отметке, а команды на изменение режима и прекращение подачи материала - при прохождении стрелки мимо дискретных датчиков. На весы с аналоговым датчиком положения стрелки и на весы с силоизмерителями эти команды вырабатываются при равенстве выходных сигналов датчиков и задатчика.

При работе на весы для отвешивания сыпучих материалов в тару, например в мешки, последние закрепляются захватом на коромысле и служат ковшом "разового применения", в который материал отвешивается так же, как в обычный ковш. Коробки или тару для жидкостей устанавливают на грузоприемной платформе электронных весы (например, по типу общелабораторных) или на платформе циферблатных весы с соответствующим Ммакс. Последний для порционных весы составляет от долей грамма (например, на технологических линиях для изготовления лекарственных препаратов в виде таблеток) до нескольких тонн при производительности соответственно от десятков отвесов до одного отвеса в 1 мин; относительная погрешность 0,1-2,0%.

Порционные весы для взвешивания крупнокусковых материалов оборудованы спец. измерителем со счетчиком "перевесов", подсчитывающим их суммарную массу.

Конвейерные (ленточные) весы применяют главным образом для суммарного учета массовых сыпучих материалов (напр., колчедана), а также при загрузке такими материалами железнодорожных вагонов, автомашин и судов-сухогрузовесы весы, встроенные в ленточный транспортер (рис. 7), имеют чувствительную систему в виде рамы, на которой смонтированы роликоопоры для ленты транспортера. Нагрузка на уравновешивающее устройство определяется с помощью силоизмерителя в основном с электрическим выходным сигналом, пропорциональным мгновенному значению погонной нагрузки на ленту (т.е. силе тяжести, создаваемой материалом на участке ленты, воздействующей на раму весы, отнесенной к длине этого участка). Сигнал подается на вход электронного блока, к которому подсоединен также тахометр, приводимый во вращение лентой транспортера. В блоке смонтирована схема умножения сигналов уравновешивающего устройства и тахометра, выходной сигнал которой пропорционален массовому расходу, т.е. производительности транспортера. Сигнал поступает на стрелочный указатель производительности и далее на счетчик, показывающий количество материала, прошедшего через транспортер за определенное время. Эта информация может быть кроме того, введена в ЭВМ или цифропечатающее устройство.

Рис. 7. Электромеханические конвейерные весы: 1- ленточный транспортер; 2-рама грузоприемного устройства; 3, 5 - роликоопоры; 4 - тензорезисторный силоизмеритель; 6 - датчик тахометра; 7 - усилитель; 8-электронный блок с цифровым индикатором.

Для равномерного распределения материала, например при загрузке вагонов, применяют устройство, в котором транспортер целиком смонтирован на весы (конвейерные весы с собственным транспортером). Производительность различных конвейерных весов составляет от нескольких килограммов до сотен тонн; относительная погрешность 0,5-2,0%.

Электронные весовые устройства (рис. 8), встраиваемые непосредственно в технологическое оборудование, состоят из одного или несколько силоизмерителей (датчиков) и электронного блока. В тензорезисторных датчиках деформации упругого измерительных элемента преобразуются в электрический сигнал при помощи тензорезисторов с металлической (проволочной или фольговой) решеткой из спец. сплава или в виде полосок из полупроводникового материала. Тензорезисторы приклеены или приварены к упругим элементам так, что деформируются вместе с ними. При этом электрическое сопротивление тензорезисторов с металлической решеткой изменяется на 2-3%, а полупроводниковых - на 100% и более. Предельные нагрузки составляют от долей килограмма до 100 т и более, относительная погрешность 0,02-1% от предельной нагрузки.

Рис. 8. Электронное весовое устройство: 1 - взвешиваемая емкость; 2-силоизмерители; 3 - усилитель; 4-электронный блок с цифровым индикатором.

Магнитоупругие (магнитострикционные) силоизмерители – трансформаторы с перекрещивающимися обмотками, проходящими через отверстия сердечника. Последний изготовлен из материала, магнитные свойства которого изменяются при воздействии механической нагрузки, что вызывает изменение напряжения, наводимого во вторичной обмотке при питании первичной переменным напряжением от стабилизированного источника. Предельные нагрузки находятся в пределах от десятков килограммов до нескольких сотен тонн, относительная погрешность 0,5-2% от предельной нагрузки.

Вибрационные силоизмерители основаны на изменении собственной частоты колебаний упругого элемента струны или стержня при изменении приложенной к ним нагрузки. Для повышения точности определяется изменение собственной частоты рабочего элемента по отношению к контрольному, на который воздействует неизменная нагрузка, например встроенная гиря. Виброструнные силоизмерительные элементы выпускают для предельных нагрузок от одного до нескольких десятков килограммов, а вибростержневые - от нескольких килограммов до десятков тонн; относительная погрешность 0,01-0,2% от предельной нагрузки.

Силоизмерители встраивают в весы и технологическое оборудование в качестве опор или подвесок, поддерживающих грузоприемное устройство. Для исключения погрешностей, вызываемых неосевым приложением нагрузки, перекосами и т. п., используют так называемые узлы встройки (привязки), обеспечивающие самоустановку силоизмерителей вдоль линии действия сил. Электронный блок суммирует сигналы силоизмерителей (когда грузоприемное устройство имеет несколько опор), вводит поправки на влияние окружающей среды, при необходимости преобразования сигналов в управляющие команды сравнивает измеряемую нагрузку с заданной. Помимо вывода информации на отсчетное устройство предусматривается, как правило, возможность подсоединения электронного блока к внеш. Устройствам представления и регистрации информации и к ЭВМ.

Лит. см. при ст. Взвешивание. С. С. Щедровицкий, Ю. М. Сергиенко.


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXVII
Контактная информация