КОМПАРАТОР МАСС

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована при аттестации образцовых гирь, преимущественно большой массы.
Известен компаратор масс, содержащий коромысло, установленное на одной призме, опирающейся на домкрат, смонтированный на основании [1]. На концах плеч коромысла размещены грузоприемные элементы - чаши, на которых устанавливают эталонную и проверяемую гири. Имеется ограничитель хода коромысла в виде скобы, закрепленной на основании. Для контроля горизонтального положения коромысла служит уровень. Центр масс коромысла расположен выше оси качания опорной призмы.
Недостатками известного устройства являются низкая точность в связи с зависимостью погрешности от точности изготовления плеч коромысла, малая производительность, так как требует работы с разновесами, сложность конструкции.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является компаратор масс, содержащий коромысло, установленное на опорной призме, смонтированной на основании [2]. На конце одного плеча расположен грузоприемный элемент. По противоположные стороны второго плеча коромысла установлены регулируемые по усилию пружины, выполняющие функцию силоизмерителей. Одними концами указанные пружины закреплены на основании, а другие концы установлены с возможностью взаимодействия с упорами коромысла в момент отклонения массы проверяемого груза от заданного. Имеется индикатор (шкала) погрешности проверяемого груза.
Недостатком наиболее близкого аналога является низкая точность указанного устройства.
Задачей предлагаемого решения является устранение   указанного недостатка, а именно повышение точности компаратора.
Поставленная задача достигается тем, что компаратор масс, содержащий установленное на опорную призму коромысло, одно из плеч которого расположено между двумя  регулируемыми  по усилию  пружинами,
опирающимися на стойку основания, грузоприемный элемент, компенсирующий груз, индикатор погрешности, согласно полезной модели он снабжен тензодатчиком, соединенным с показателем погрешности, закрепленным на стойке основания и контактирующим с концом одной из пружин. При этом компаратор масс снабжен ограничителем хода коромысла, выполненным в виде скобы, установленной в направляющей стойки, закрепленной на основании.
То, что компаратор масс снабжен тензодатчиком, преобразующим перемещение коромысла в сигнал отклонения проверяемого груза, позволит повысить точность измерения. Контактирующие с тензодатчиком пружины и ограничители перемещения коромысла позволяют защитить тензодатчик от перегрузки.
Предлагаемое решение проиллюстрировано чертежом, где показан общий вид предлагаемого компаратора.
Компаратор масс состоит из коромысла 1, установленного на опорную призму 2, смонтированную на основании 3. На коромысле 1 размещен пузырьковый уровень 4. На конце одного из плеч коромысла установлен грузоприемный элемент 5, на другом плече коромысла размещен компенсирующий груз 6. Плечо коромысла 1 с компенсирующим грузом 6 установлено между двумя регулируемыми по усилию пружинами 7. Одна из пружин контактирует со стойкой 8 основания 3. На стойке 8 основания 3 закреплен тензодатчик 9, контактирующий с концом второй пружины 7. Тензодатчик 9 соединен с индикатором 10 погрешности груза. Компаратор снабжен ограничителем 11 хода коромысла 1, выполненным в виде скобы, установленной в направляющей стойки 12, закрепленной на основании 3.
Компаратор масс работает следующим образом.
Перед работой ведут настройку компаратора.
Коромысло 1, смонтированное на опорной призме 2, устанавливается горизонтально по пузырьковому уровню 4. Ограничитель 11 хода в виде скобы, размещенной в направляющей стойки 12, настраивается по высоте на стойке 12 таким образом, чтобы отклонения конца плеча коромысла 1 от горизонтального положения вверх и вниз были одинаковы. Пружины 7 нагружаются на одинаковое первоначальное усилие. При этом жесткость пружин 7 выбирается таким образом, чтобы при перемещении коромысла 1 в любое крайнее положение, ограниченное скобой ограничителя 11 хода коромысла 1, не вызвало перегрузки тензодатчика 9, смонтированного на стойке 8 основания 3.
Затем компаратор калибруют. На грузоприемный элемент 5 помещают эталонную  гирю.  С  помощью компенсирующего  груза добиваются горизонтальности коромысла 1. При этом на тензодатчик 9 действует сила, соответствующая сжатию пружин 7 при горизонтальном положении коромысла 1. Данный уровень загрузки задается для индикатора 10 погрешности веса как «0».
На грузоприемный элемент накладываются дополнительные образцовые гирьки, переводящие коромысло 1 в крайнее верхнее положение (но так, чтобы конец плеча коромысла 1 не касался скобы ограничителя 11 хода коромысла). Значение массы дополнительных гирек выводится как значение верхнего предела взвешивания. Компаратор откалиброван и готов к работе. Образцовые гири снимаются с грузоприемного элемента 5.
Компаратор работает следующим образом.
При наложении поверяемой гири на грузоприемный элемент 7 масса соответствующей образцовой гири будет скомпенсирована компенсирующим грузом 6. Разница масс между образцовой и поверяемой гирей вызовет отклонение коромысла 1 от горизонтального положения, что приведет к изменению усилия сжатия (растяжения) пружин 7 и давления, действующего на тензодатчик 9. При этом на индикаторе 10 погрешности будет отображаться сразу цифровое значение отклонения поверяемой гири от образцовой.
Изготовлен опытный образец предлагаемого компаратора масс для двухтонных гирь. Пределы измерения отклонения ±5 кг. При этом удалось достигнуть погрешности измерения отклонения для двухтонной гири в 10 г.
Предлагаемый компаратор найдет применение в весоизмерительной технике, преимущественно при аттестации гирь большой массы.
Источники информации:
4
1. Авторское свидетельство №1302146 СССР, Поверочные весы, М Кл. G 01 G 1/22, от 07.04.1987
2. Авторское свидетельство №303523 СССР, Коромысловый указательный прибор, М Кл. G 01 G 1/36, от 13.05.1971