Vaa'at

Vaaka  - laite tai laite, jolla määritetään kappaleiden massa ( punnitus ) niihin vaikuttavan painon perusteella, pitäen sitä suunnilleen yhtä suurena kuin painovoima [1] . Ruumiinpaino voidaan määrittää sekä vertaamalla vertailumassan painoon (kuten vaaka-asteikolla) että mittaamalla tämä voima muiden fysikaalisten suureiden avulla.

Itsenäisen käytön lisäksi vaa'at voivat olla materiaalivirtojen laskenta- ja hallintajärjestelmän pääelementti. Tämä mahdollistaa tuotannon operatiivisen hallinnan ja mahdollistaa tuotantomäärien kasvattamisen, tuotteiden laadun ja kannattavuuden parantamisen sekä kustannusten ja kulujen pienentämisen.

Historia

Ensimmäiset arkeologien löytämät vaa'at ovat peräisin 5. vuosituhannelta eKr. eli niitä käytettiin Mesopotamiassa [2] [3] .

Suomut näkyvät selvästi 19. dynastian (noin 1250 eKr.) papyruksessa. Muinaisen egyptiläisen "Kuolleiden kirjan" mukaan Anubis alamaailman sisäänkäynnillä painaa jokaisen kuolleen ihmisen sydämen erityisillä vaakoilla, joissa jumalatar Maatin oikeuden höyhen toimii painona .

Kivistele 1. vuosituhannelta eKr. e. (Turkki) kuvaa heettiläisen käyttämällä omaa sormeaan tasapainopainojen poikkitangon sijaan [3] .

Historioitsijat katsovat roomalaisten ansioksi perustavanlaatuisen uuden painonmittausjärjestelmän keksimisen - jossa paino liikkuu ja nousun tukipiste ja sijainti pysyvät ennallaan [3] . Yksi varhaisimmista terästehoista löydettiin Pompejista [2] [3] . Roomalaisessa laitteessa, toisin kuin nykyaikaisessa, oli kaksi vaakaa ja kaksi koukun muotoista kahvaa.

Muinaisella Venäjällä tavarat punnittiin tasakäsivaaoilla - skalva. 1300 -luvulta lähtien sana " bezmen " on esiintynyt Venäjällä (paino on 1,022) [4] .

Kuinka se toimii

Tasapainovaa'at

Vipuvaa'at ovat vaakoja, joissa voimansiirtolaite on vipu tai vipujärjestelmä.

Tasaiset asteikot

Tasavartiset vaa'at olivat luultavasti ensimmäinen keksitty massanmittauslaite [5] . Perinteiset tasavartiset vaa'at koostuvat kääntyvästä vaakavarresta, jossa on samanpituiset varret - palkki - ja punnituslavasta [6] , joka on ripustettu kumpaankin varteen. Tuntematon massa laitetaan yhteen kulhoon ja standardimassat lisätään toiseen kulhoon, kunnes säde on mahdollisimman lähellä tasapainoa (mahdollisimman).

Vaaka

Tasapuolisessa vaa'assa painojen (m1 ja m2) ripustuspisteet ja tukipiste muodostavat tasakylkisen kolmion ( ike ), jonka korkeus on h ja kärki tukipisteessä. Kun tasakylkinen kolmio (keinuvarsi) pyörii kulman α läpi, yksi varsi kasvaa ja toinen laskee. Keinuvivun pyöriminen pysähtyy, kun vääntömomentit ovat yhtä suuret: m1*l1=m2*l2, m1/m2=l2/l1, missä l 1 ja l 2  ovat momenttivarsia. Vipuvarren kiertokulma voidaan kalibroida massayksiköissä ( määrä ). Mitä pienempi kolmion korkeus - h, sitä pienempi on varsien muutos pyörimisen aikana ja sitä suurempi on asteikkojen herkkyys . Tällainen laite vastaa vakaan tasapainon tilaa .

Tasapainoinen

Kolmion nollakorkeudella h=0 (kuten joissakin artikkeleissa joskus piirretään) kolmion ike muuttuu suoraksi viivaksi. Kun suoraa keinua käännetään, varsien pituus muuttuu samalla tavalla, l1/l2-suhde ei muutu, eikä tasapaino vakiinnu. Tällainen laite vastaa välinpitämättömän tasapainon tilaa . Tasapainossa punnittaessa ei ole olemassa vakaan tasapainon asentoa ja tasapaino määräytyy keinuvivun välinpitämättömän asennon mukaan manuaalisella poikkeamalla vasemmalle ja oikealle.

Comparator

Jos tukipiste on ripustuspisteiden alapuolella, niin tällainen laite toimii vertailijana tai laukaisimena , eli se määrittää vain kumpi kahdesta massasta on suurempi ja mikä pienempi ( laatu ). Tällainen laite vastaa epävakaata tasapainotilaa .

Monivartiset vaa'at

Tasapainoolosuhteet ovat aivan erilaiset kuin tasapuolisten tasapainojen olosuhteet.
Oikeanpuoleisessa kuvassa näkyvät yksipainoiset monivartiset vaa'at vähentävät painojen (painojen) määrää ja niiden menetyksen todennäköisyyttä, eli niillä on parantunut luotettavuus, mutta niillä on huomattavasti pienempi punnittujen kuormien valikoima. Painovaaka on epälineaarinen, painoalueen päistä puristettu ja painoalueen keskellä venytetty.

Vaakojen pääparametrit

Suurin punnitusraja (LLL)  on punnitusrajan yläraja, joka määrittää suurimman yhden punnituksen aikana mitatun massan.

Pienin punnitusraja (LmPV)  on punnitusrajan alaraja, joka määräytyy minimikuorman perusteella ja jonka kertapunnituksella suhteellinen punnitusvirhe ei saa ylittää sallittua arvoa.

Jakoarvo d  on erotus asteikon kahta vierekkäistä merkkiä vastaavien massaarvojen välillä analogisella lukulaitteella tai digitaalisen asteikon lukudiskreettiä vastaavan massaarvon välillä.

Varmennusjaon hinta e  on massayksiköissä ilmaistu ehdollinen arvo, jota käytetään vaakojen luokituksessa ja niitä koskevien vaatimusten normalisoinnissa.

Varmennusjakojen lukumäärä n  on LEL / e:n arvo.

Suurin sallittu mittausvirhe määräytyy kalibrointivälin e arvolla . Yleensä vaa'an valmistaja takaa seuraavan suhteen: d = e . Mitä pienempi virhe, sitä suurempi on mittaustarkkuus.

Mittausalueen asteikkojen virhe absoluuttisena arvona ei saa ylittää GOST 24104-2001:n mukaisessa taulukossa annettuja sallitun virheen rajoja.

Punnitusvälit tarkkuusluokan vaakoille Virheen rajat
erityistä korkea keskellä alkutarkastuksen aikana toiminnassa
Jopa 50 000 e mukaan lukien Jopa 5000e sisältäen Jopa 500e sis ±0,5e ± 1,0e
St. 50 000 e - 200 000 e mukaan lukien St. 5000 e - 20000 e mukaan lukien St. 500 e - 2000 e mukaan lukien ± 1,0e ±2,0e
St. 200000 e St. 20000 e St. 2000 e ± 1,5e ±3,0e

Ingress-suojaus IP (International Protection, "Ingress")  - kuorien tarjoama suojausaste (IEC 60529, DIN 40050, GOST 14254-96). Yleensä merkitään "IP" ja kaksi numeroa, ensimmäinen on ihmisten suojausaste sähkölaitteiden vaarallisiin osiin ja itse tuote vieraiden kiinteiden esineiden sisäänpääsyltä (0 - 6), ja toinen on suojausaste sen suojausaste haitallisilta vaikutuksilta veden tunkeutumisen seurauksena (0 - 8). "Pölynkestävät" tuotteet ovat IP5X ja sitä korkeampia. "Roisketiivis" - tuotteet, joiden IPX3 tai korkeampi, tiivistys - IPX7 ja IPX8. Sähkölaitteiden suurin suojausaste GOST:n mukaan on IP68 (pölytiivis ja tiivistetty pitkään vesikerroksen alle 15 cm yläpisteestä). IP69K-yhdistelmä (saatavana vain DIN-muodossa) tarkoittaa pölytiivistä ja vedenpitävää, kun se puhdistetaan korkeapainesuihkulla tai höyryllä (mutta yleisesti ottaen se ei takaa tiiviyttä vedessä).

Vaakojen räjähdyssuojaus esim. Vaa'an käyttöä varten syttyvien ja räjähtävien seosten ympäristössä öljynjalostus-, kemian-, kaivos-, elintarviketeollisuuden yrityksissä punnituslaitteet valmistetaan räjähdyssuojattuina. Ex -merkin ja numeroiden läsnäolo tarkoittaa, että vaakaan tai muihin räjähdysvaarallisessa ympäristössä oleviin laitteisiin ei voi muodostua kipinää, joka voi aiheuttaa räjähdyksen tai tulipalon tässä seoksessa.

Taarapainon näytteenottolaite  on laite, joka mahdollistaa vaa'an lukemien nollaamisen, kun taara asetetaan kuormitusanturiin, jolloin LEL pienenee taarapainolla.

Taarakompensointilaite  on laite, joka mahdollistaa tasapainon palautumisen nollaan, kun taara asetetaan kuormitusanturiin, LEL -arvoa pienentämättä .

Painojen luokitus

Toimintaperiaatteen mukaan

Punnituksen perustana olevien fysikaalisten lakien mukaan vaa'at voidaan jakaa:

Käyttötarkoituksen mukaan

Laajuuden (toiminnallisen tarkoituksen) mukaan GOST 29329-92 :n mukaan asteikot voidaan jakaa seuraaviin ryhmiin:

  • auto - tällaiset vaa'at mahdollistavat saapuvien raaka-aineiden syöttöohjauksen ja tuotteiden lähetyksen hallinnan sekä ajoneuvojen aksiaali- ja pyöräkuorman ohjaamisen lakisääteisten vaatimusten mukaisesti;
  • matkatavarat;
  • kotitalous;
  • vaunut ;
  • vaunu;
  • karjan punnitsemiseen;
  • maidon punnitsemiseen;
  • nosturi;
  • laboratorio;
  • lääketieteellinen;
  • yksiraiteinen;
  • lava [8] ;
  • foorumi;
  • posti;
  • hyödyke;
  • kauppa;
  • Hissi;
  • kuljetin.

Punnitustarkkuudella

  • erityinen tarkkuusluokka (analyyttinen - analyyttisessä kemiassa );
  • korkea tarkkuusluokka (laboratorio);
  • keskiluokkaa tarkkuus.

Käyttöpaikan asennustavan mukaan

  • ura;
  • sisäänrakennettu;
  • lattia;
  • työpöydälle;
  • matkapuhelin;
  • keskeytetty;

Tasapainotuslaitteen tyypin mukaan

  • mekaaninen;
  • sähkömekaaninen (elektroninen) [9] .

Kuormavastaanottimen tyypin mukaan

  • bunkkeri;
  • ämpäri;
  • kuljetin;
  • koukku;
  • yksiraiteinen;
  • alusta.

Tasapainoaseman saavuttamismenetelmän mukaan

  • automaattisella tasapainotuksella;
  • puoliautomaattisella tasapainotuksella;
  • automaattisella tasapainotuksella.

Lukulaitteen tyypistä riippuen

  • analogisella lukulaitteella;
  • erillisellä lukulaitteella.

Mukaan

GOST R 53228-2008 [10] , jossa kuvataan vaakojen yleiset tekniset vaatimukset, luokitellaan ne seuraavasti:

Tarkkuusluokan mukaan

  • erityistä;
  • korkea;
  • keskiverto;
  • tavallinen.

Mahdollisia virhelähteitä mekaanisissa vaaoissa

Kun työskentelet erittäin tarkkojen laboratorio- ja analyyttisten mekaanisten vaakojen kanssa, myös seuraavat virheet ovat mahdollisia:

  • epätasaisten asteikkojen aiheuttama virhe (samalle asteikolle);
  • virhe, joka johtuu prismien ja pehmusteiden kulumisesta. Vaa'an elinkaaren aikana ikeen prismojen pyöristyssäde kasvaa. Kun keinuvivun asentoa muutetaan, prismat "rullaavat" tyynyjä pitkin ja varsien pituus muuttuu. Tämän seurauksena jakoarvo muuttuu ja epälineaarisuus ilmenee, kun luetaan optista asteikkoa pitkin. Tämä virhe ilmenee sekä tasa- että yksihaaraisissa asteikoissa;
  • pysäyttimen toimintahäiriö, prismien ja tyynyjen kontaminaatio ja karkeat viat (lastut, lohkeilu) johtavat huonoon mittauksen toistettavuuteen.

Tarkkaan ottaen on mahdotonta tehdä täysin tasavartisia vaakoja ilman optisen vaa'an lukuvirheitä, joten jos erityisen tarkka työ sellaisilla vaaoilla on tarpeen, tulee käyttää tarkkoja punnitusmenetelmiä, kuten:

  • punnitus yhdellä olkapäällä Mendelejevin mukaan (poistaa virheen epätasaisista hartioista);
  • punnitus keinuvivun kiinteässä asennossa (korjattaessa epätasaisia ​​olkapäitä, se eliminoi vierintävirheet);
  • paino yhdellä olkapäällä keinuvivun kiinteässä asennossa.

Tarkkojen tulosten saamiseksi on tarpeen tehdä korjaus ilmakehän ilman synnyttämälle Arkhimedes-voimalle , joka vaikuttaa ylöspäin ja johtaa siksi tasapainolukemien aliarviointiin verrattuna todellisiin arvoihin [11] .

Paino

Tiettyjen painojen painosarjoja kutsutaan painoiksi. Riippuen vaa'alla punnitusta maksimi- ja vähimmäispainosta, paino voi koostua useammasta tai pienemmästä osasta.

Nykyaikaista, yleisintä painosarjojen järjestelmää ehdotti D. I. Mendelejev . Se tarjoaa vähimmäismäärän toimintoja painojen asettamiseen/poistamiseen vaa'an astioihin näytettä valittaessa. Aikaisemmin painona käytettiin kiloa. Se sisälsi painosarjan 1, 2, 3, 6, 12, 24 ja 48 kelalla. Tällaisessa tasapainossa ainuttakaan painoa ei toistettu, ja niiden kaikkien summa oli tasan yksi punta. Punta jaettiin 96 puolaan ja kela 96 osakkeeseen.

Moderni paino sisältää painot numeerisista sarjoista 1, 2 (2 painoa kummassakin), 5.

Painosarjat (painot) tuottavat erilaisia ​​tarkkuusluokkia. Ne ovat pakollisen sertifioinnin ja metrologisten valvontaelinten suorittaman ensisijaisen ja määräaikaisen tarkastuksen alaisia. Esimerkillisten ja analyyttisten painojen kannalta niiden valmistukseen käytetty materiaali on erityisen tärkeä. Jotta painot eivät muuta massaansa, on välttämätöntä, että niiden materiaalit ovat:

  • antimagneettinen - sulkea pois magneettikenttien vaikutus punnitustulokseen;
  • kestää ympäristön syövyttäviä aineita;
  • kestää kulumista käytön aikana;
  • tiivis rakenne, jotta vältetään höyryn, kaasujen ja kosteuden imeytyminen.

Mahdollisia virhelähteitä elektronisissa vaaoissa

Käytettäessä erittäin tarkkoja vaakoja, kuten analyysi- tai laboratoriovaakoja, on olemassa mittausvirheiden mahdollisuus. Seuraavat tekijät voivat olla tällaisten virheiden syy:

  • staattinen kelluvuus (mitatun painon lasku, joka johtuu Arkhimedes-voimasta , joka vaikuttaa näytteeseen ilman puolelta [11] );
  • viallisen vertailupainon käyttö (käytetään punnituspetoksissa);
  • indikaatioiden riippuvuus kupin kuorman asennosta ( Roberval-mekanismin virittäminen );
  • ilmavirrat, jopa heikoimmat, voivat vaikuttaa punnitustuloksiin;
  • kitka vaa'an liikkuvien osien välillä;
  • lavalle laskeutunut pöly;
  • vaakaa ei saa kalibroida kalibrointipainoilla;
  • osien mekaaninen muodonmuutos lämpötilan muutoksista;
  • riittämätön lämmitys ennen kalibrointia, lämpökompensointipiirin virittäminen;
  • Maapallon gravitaatiokentän poikkeavuudet (vaakojen käyttö vuorten välittömässä läheisyydessä) voivat vaikuttaa vaakojen suunnittelun yksityiskohtiin;
  • magneettikentät laitteista riittävän lähellä vaakaa voivat vaikuttaa vaa'an metallikomponentteihin;
  • antureiden magneettiset häiriöt;
  • sähköstaattinen kenttä voi vaikuttaa rakenteen metalliosiin;
  • kemiallinen reaktio punnitun aineen ja ilman (tai korroosion tapauksessa vaa'an) välillä;
  • kondensaatio kylmiin esineisiin;
  • veden haihtuminen lämpimistä esineistä;
  • ilman konvektio ;
  • Coriolis-voima Maan pyörimisestä ;
  • tärinät ja seismiset häiriöt: esimerkiksi ohi kulkevien ajoneuvojen tärinä;
  • vaa'at, joita ei ole asennettu vaakasuoralle tasolle tai pehmeälle pinnalle (matto tai kumilattia);
  • lähekkäin sijaitsevat pakettiradiolaitteet, kuten langattomat puhelimet, voivat häiritä tarkkuusinstrumenttia, vaikka se ei käyttäisikään sopivia radiotaajuuksia millään tavalla. Katso radiohäiriöt .

Taiteessa


Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Arkielämässä painon , painovoiman ja massan käsitteet sekoitetaan usein.
  2. ↑ 1 2 V. N. Pipunyrov. Vaakojen ja painoteollisuuden historiaa vertailevassa historiallisessa kattauksessa. M, 1955
  3. ↑ 1 2 3 4 - Vaakojen historia . Haettu 20. helmikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 23. elokuuta 2011.
  4. ↑ Bezmen // Venäjän kielen selittävä sanakirja  : 4 nidettä  / ch. toim. B. M. Volin , D. N. Ushakov (osa 2-4); comp. G. O. Vinokur , B. A. Larin , S. I. Ozhegov , B. V. Tomashevsky ja D. N. Ushakov; toim. D.N. Ushakova. - M .  : State Institute "Soviet Encyclopedia" (osa 1): OGIZ (osa 1): State Publishing House of Foreign and National Dictionaries (osa 2-4), 1935-1940.
  5. ↑ Lataa - Lyhyt historia punnitsemiseen: AWTX-museokirja (linkki ei saatavilla) . Averyweigh-tronix.com. Käyttöpäivä: 5. maaliskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 2. maaliskuuta 2012. 
  6. ↑ Käytännön englannin ja saksan kielten sanakirja (1869), s. 1069 .
  7. ↑ Vaa'at (laite) - artikkeli Great Soviet Encyclopediasta . 
  8. ↑ : Zh.r., yksi kirjain "l" Venäjän tiedeakatemian "Venäjän oikeinkirjoitussanakirjan" mukaan. (linkki ei saatavilla) . Haettu 4. heinäkuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 4. elokuuta 2012. 
  9. ↑ Pavlov, 2006 .
  10. ↑ GOST R 53228-2008 - ilmainen lataus . www.gosthelp.ru. Haettu 2. maaliskuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 14. toukokuuta 2013.
  11. ↑ 1 2 Nostekorjausten soveltaminen (downlink) . Andrew.ucsd.edu (29. syyskuuta 1997). Käyttöpäivä: 5. maaliskuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 7. syyskuuta 2006. 

Kirjallisuus

  • Vaaka // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : 86 osana (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari. , 1890-1907.
  • Zavelsky F.S. Maailman, atomien ja alkuainehiukkasten punnitus. M, Atomizdat, 1970
  • Pipunyrov VN Vaakojen ja painoteollisuuden historiaa vertailevassa historiallisessa kattauksessa. M, 1955
  • Vaa'at  / Pavlov S. A. // Suurherttua - Rataradan nouseva solmu. - M .  : Suuri venäläinen tietosanakirja, 2006. - S. 218-219. - ( Great Russian Encyclopedia  : [35 osassa]  / päätoimittaja Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, osa 5). — ISBN 5-85270-334-6 .
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa
 Mittauslaitteet
Mikrometrit