Весы рычажные настольные гирные РН3-2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии

Государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования

АКАДЕМИЯ СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (учебная)

НИЖЕГОРОДСКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра «Стандартизация, сертификация и управление качеством»

Курсовая работа

Тема: Весы рычажные настольные гирные РН3-2

г. Нижний Новгород

Содержание

Введение

1. Описания теоретических основ определения физической величины

2. Принципиальная схема, принцип действия, технические характеристики рычажных настольных гирных весов

3. Поверочная схема для настольных гирных весов

4. Методы, средства и операции поверки настольных гирных весов

5. Определение среднеквадратичной погрешности и среднеквадратичного отклонения

Список литературы

Введение

Одной из основных задач метрологии является изучение методов измерений, мер и измерительных приборов с точки зрения их точности и надёжности действия, осуществления государственного надзора за состоянием измерительного хозяйства в стране. В народном хозяйстве страны весоизмерительные устройства являются одним из наиболее распространённых видов оборудования. В настоящее время нет ни одного предприятия, где бы не применялись весы различных типов и назначений. В процессе производства, транспортировки, торговых операций и хранения различные материалы и грузы подвергаются взвешиванию.

Взвешивание - это измерение массы тела с использованием эффекта гравитационных сил, действующих на это тело. Точные взвешивания применяют в метрологии при передаче размера единицы массы от международного прототипа килограмма к государственным и рабочим эталонам, образцовым и рабочим мерам массы. Определение массы тела на настольных гирных весах осуществляется методом сравнения с мерой, который заключается в том, что измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой.

Масса - это физическая величина характеристики материи, являющаяся выражением и мерой одновременно её гравитационных и инерционных свойств и для каждого тела является величиной неизменной. Сила тяжести, его вес, есть гравитационная сила, т. е. сила, вызванная гравитационным притяжением тела к Земле, и выражается формулой:

где F - сила земного притяжения;

Mз - масса Земли; m - масса тела;

R - расстояние от центра тяжести тела до центра Земли;

? - гравитационная постоянная.

Сила тяжести одного и того же тела в зависимости от места расположения тела над земной поверхностью и в силу того что, геометрическая форма Земли близка к эллипсоиду вращения, сила тяжести тела будет разной.

Весы - это прибор для измерения массы, чувствительный элемент которого воспринимает вес груза и преобразует его в величину, удобную для расчёта, отсчёта или управления процессом измерения.

Гиря - это однозначная мера, воспроизводящая единицу массы, кратное или дольное её значение. За единицу массы в системе «СИ» принят килограмм.

Взвешивание, как и всякое измерение, даже при самом тщательном выполнении неизбежно сопровождается погрешностями (ошибками), вследствие чего всегда получается не точное, а лишь приближённое значение массы тела. Эти погрешности могут быть вызваны: неправильной установкой весов, непостоянством температурного режима, неравноплечностью коромысла, недостаточно точной подгонкой гирь, изменение плотности воздуха, наличия воздушных потоков, вибрации, одностороннего нагревания или охлаждения весов, магнитного состояния гирь и весов. На элементы подвижной системы весов, груз и гири действует выталкивающая или аэростатическая сила, поправка на которую довольна значительна.

В 1788 г. академик Петербургской академии наук Л. Эйлер впервые разработал теорию весов, что послужило основой для совершенствования имеющихся весов. В результате правильного конструирования и юстировки весов достигаются их устойчивость, верность, чувствительность и постоянство показаний.

весы гирный схема погрешность

1. Описания теоретических основ определения физической величины

В настоящее время разработана общая классификация весоизмерительных приборов. Настольные гирные весы по характеру процессов взвешивания относятся к весам дискретного действия, на которых определение массы тела производится в течение определённого повторяющегося цикла. Конструктивно-весоизмерительные приборы в независимости от их принадлежности к виду и типу, состоят из трёх основных взаимосвязанных частей: грузоприёмного; весового (платформенного); измерительного (указательного) устройств. Настольные гирные весы были изобретены французским механиком Беранже в середине прошлого века. Наибольшие пределы взвешивания настольных гирных весов 2; 5; 10 и 20 кг. В зависимости от конструкции станины эти весы разделяют на две группы. Если рычажный механизм весов смонтирован в литой или штампованный из листовой стали станине, то их называют весами с открытым механизмом, а если механизм заключён в штампованный из листов стали корпус, то их именуют весами с закрытым механизмом.

2. Принципиальная схема, принцип действия, технические

характеристики рычажных настольных гирных весов

Принципиальная схема весов показанная на рис. 1. Настольные гирные весы имеют два грузоприёмных устройства в виде чашек 4, 5. Рычажная схема состоит из трёх рычагов: равноплечного рычага первого рода 1 и двух совершенно одинаковых рычагов второго рода 2 и 3. Каждый из рычагов имеет по одной опорной призме О, О1, О2. Призмы A, D, E и F служат для того что бы воспринимать нагрузку от грузоприёмных устройств. Призмы В и В1, С и С1 с помощью серег осуществляет соединение рычагов. Указатели 6 служат для определения равновесия весов. Для правильной работы весов необходимо что бы местоположение грузов на грузоприёмных устройствах не отражалось на показаниях весов. Это достигается соблюдением следующих условий: OA = OD;

Для доказательства поместим нагрузку Р в два крайние положения: над призмой А рычага 1 и над призмой Е рычага 2. Момент силы, приложенный на призмой А: МА=Р·ОА, а момент силы, приложенный над призмой Е: МЕ=Р·О1Е. Момент МЕ заменен на равный ему момент МВ создаваемый силою Х МВ=Х·О1В1 откуда или , сила Х передаётся по серьге В1В на рычаг 1 и создаёт момент:

.

Разделив обе части уравнения на ОВ получим:

т.е. .

К такому же выводу придем, если поместим нагрузку на правую чашку весов так как система симметрична.

Технические требования к настольным гирным весам установлены ГОСТ 23711-79, а пределы взвешивания и нормы точности ГОСТ 23676-79. Наибольшие пределы взвешивания настольных гирных весов 2; 5; 10 и 20 кг. НПВ = ne·e , где ne - число делений, е - цена поверочного деления. Настольные гирные весы среднего класса точности, с указателем равновесия, число поверочных делений ne=2000, для каждого НПВ имеют соответствующую цену деления е и наименьший предел взвешивания НмПВ.

При НПВ = 2кг е = 1г НмПВ = 20е

При НПВ = 5, 10, 20кг е = 2, 5, 10 г НмПВ = 50е

Пределы допускаемой погрешности у весов при эксплуатации должны соответствовать следующим значениям. При интервале взвешивания от 20е до 50е ? = ±1е, от 500е до 2000е ? = ±1,5е. Непостоянство показаний не нагруженных весов не должно превышать ±0,5е при первичной поверке и ±1е в эксплуатации.

Вариация показаний весов не должна превышать абсолютного значения предела отпускаемой погрешности. Чувствительность настольных гирных весов в диапазоне взвешивания весов имеющих НПВ = 2кг и выше, должна соответствовать отклонению указателя равновесия соответственно не менее чем 2мм и 5мм, при изменение массы взвешиваемого груза на значение, равного абсолютному значению пределу допускаемой погрешности.

Одним из достоинств настольных гирных весов является простота конструкции. Кроме того, для работы на них не требуется специального оборудования и особых знаний. К недостаткам следует отнести необходимость в накладывание гирь и последующих подсчётов результатов взвешивания, а так же низкая производительность.

Рис. 1. Схема рычажных настольных весов РН3-2

1 - рычаг равноплечий

2, 3 - рычажная система

4, 5 - грузоприёмная часть

6 - указатели.

3. Поверочная схема для настольных гирных весов

Поверочная схема устанавливает систему передачи размера единицы величины от государственного эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам измерений. Поверочная схема распространяется на средства измерений, подлежащих в данном органе государственной или ведомственной метрологической службы. Ведомственные и локальные поверочные схемы не должны противоречить государственным поверочным схемам для средств измерений тех же физических величин. Локальная поверочная схема для гирь и весов устанавливает порядок передачи значения единицы массы от исходных образцовых средств измерений рабочим средствам измерений. У образцовых средств измерений третьего разряда применяют образцовые гири третьего разряда в диапазоне измерений от 1мг до 20 кг. Пределы допускаемых погрешностей образцовых гирь третьего разряда от 6·10-3мг до 300мг. Применяют их для поверки гирь четвёртого разряда методом сличения с помощью компаратора. Пределы допускаемых погрешностей образцовых гирь четвёртого разряда от 25 мг до 103 мг, применяют их для поверки рабочих средств измерений, в данном случае для поверки настольных гирных весов методом прямых измерений. Пределы допускаемых погрешностей настольных гирных весов в интервале взвешивания:

от 20е до 500е ? = ± 1е

от 500е до 2000е ? = ± 1,5е

Для НПВ = 2кг е = 1г

НПВ = 5кг е = 2г

НПВ = 10кг е = 5г

НПВ = 20кг е = 10г

? = ± 1г ? ± 15 г

Рис. 2.

4. Методы, средства и операции поверки настольных гирных весов

Поверкой мер и измерительных приборов называют совокупность действий выполняемых для определения или оценки погрешностей средств измерений. Калибровка средства измерения является одним из звеньев многоступенчатого процесса передачи размера единицы от эталона до рабочего средства измерения. Именно связь с эталоном является необходимым условием повсеместного единства мер, единство измерения. При проведении калибровки настольных гирных весов должны быть выполнены следующие операции:

1. Внешний осмотр;

2. Опробование;

3. Определение метрологических показаний:

а) определение непостоянства показаний не нагруженных весов

б) поверка независимости показания весов от положения груза на грузоприёмном устройстве

в) определения погрешности не нагруженных весов

г) определение чувствительности

При проведение внешнего осмотра должно быть установлено: в весах не должно быть дефектных деталей с изломами, трещинами, коррозией. В основном рычаге около места на котором нанесён товарный знак предприятия изготовителя, должна быть запрессована несквозная пробка d=8мм из медного сплава для нанесения на ней государственного клейма. При опробование гирных весов проверяют взаимодействие их частей. При опробование коромыслового указателя проверяют плавность колебаний. Плавность колебаний коромыслового указателя проверяют выводом его из состояния покоя и отклонением до упора в верхнее, а затем в нижнее положение, он должен совершать плавные постепенно затухающее колебания. Число периодов колебаний должно быть не менее трёх. Непостоянство показаний ненагруженных весов определяют намеренным выводом весов из состояния равновесия. Для этого необходимо нажать на одну из чашек весов и сместить рычаги и скобы вдоль оси призмы до упора, сначала в одну сторону затем в другую. В случае не возврата указателя отсчётного устройства в положение равновесия, необходимо положить на грузоприёмное устройство гири-допуски. Непостоянство показаний ненагруженных весов не должно превышать значение 1е. Независимость показания весов от положения груза на грузоприёмном устройстве проверяют при нагружении весов образцовыми гирями четвёртого разряда массой соответствующей 10%НПВ. Гири размещают в положениях указанных на рис. 3. Если при каком либо положении гирь весы не придут в положение равновесия, то при помещении на соответствующую чашку гири-допуска равной по массе допускаемой погрешности показатели должны сойтись или перейти положение равновесия. Погрешность не нагруженных весов определяют при двукратном нагружение, равном НмПВ, 500е и НПВ кроме того определяют массу грузоприёмных устройств на образцовых весах. Разность масс не должна превышать с НПВ=2кг - 50мг для весов с НПВ более 5кг - 100мг. Чувствительность настольных гирных весов на всём диапазоне взвешивания должна быть такой, что бы изменения взвешиваемого груза на величину равную допускаемой погрешности вызвало отклонение подвижного указателя равновесия от положения равновесия на величину для весов с НПВ 2кг - 2мм, с НПВ 5, 10, 20кг - 5мм. На весы прошедшие поверку наносят государственное клеймо.

Рис. 3. Размещение гирь при определении независимости показаний весов от положения груза на площадках.

У весов с открытым механизмом клеймо наносят на несквозной пробке, запрессованной в основном рычаге, а у весов с закрытым механизмом - сургуч залитый в специальное приспособление укреплённое на кожух весов. На съёмной чашке при выпуске из производства и ремонта наносят государственное клеймо.

5. Определение среднеквадратичной погрешности и

среднеквадратичного отклонения

1. В результате десяти (n = 10) измерений получены следующие результаты

m1 = 1002 г m6 = 998 г

m2 = 1004 г m7 = 999 г

m3 = 1002 г m8 = 1000 г

m4 = 1003 г m9 = 1005 г

m5 = 1001 г m10 = 999 г

2. Среднее арифметическое

=1001г

3. Определяем отклонение от среднего арифметического Si = mi -.

4. Определяем среднеквадратичную погрешность измерений:

= 2,3г.

Приведенная среднеквадратичная погрешность:

= 0,23%.

Определяем среднеквадратичное отклонение результата измерения:

=0,7г.

Список литературы

1. Гаузнер С.И. « Измерение массы, объёма, плотности»

2. Винник В.И. «Метрологический надзор»

3. Артемьев Б.Г. «Справочное пособие для работников метрологических служб».

4. Маликов С.П. «Весы и дозаторы весовые».

5. ГОСТ 8.021-84; ГОСТ 29329-92; ГОСТ 84530-82

6. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. «Обработка результатов наблюдений» М.: Наука, 1970.

7. Урман П.Н., Фаддеев М.А. Расчет погрешностей экспериментальных результатов. Нижний Новгород: Изд-во ННГУ, 1998.

Размещено на Allbest.ru