Методы и средства измерения больших масс от 500кг

         1.Масса.Эталон массы

 

 

         Понятие «масса» характеризует  инертность тел и веществ, то  есть их способность создавать  гравитационное поле.

В качестве средств измерений  массы следует применять весы.

За единицу измерения  массы в СИ принят килограмм (кг). Допускается применение:

• дольных единиц - миллиграмм (мг), грамм (г),
• внесистемной единицы - тонна (т).

        Современные  эталоны — это, как правило,  сложные аппаратурные комплексы.  А эталон массы был и остается гирей — «платиново-иридиевой» образца 1889 года" (именно тогда Международное бюро мер и весов изготовило 42 эталона килограмма). Сущность самой измерительной операции также осталась прежней и сводится к сравнению двух масс при взвешивании. Конечно, изобретены сверхчувствительные весы, растет точность взвешивания, благодаря которой появляются новые научные открытия (так, например, были открыты аргон и другие инертные газы).

 

 

Рисунок1-Государственный  российский эталон массы 1889 г.

        Килограмм  никак не связан ни с физическими  константами, ни с какими-либо  природными явлениями. Поэтому  эталон берегут тщательнее: не  дают пылинке на него сесть,  ведь пылинка — это уже несколько  делений на чувствительных весах.  Международный прототип эталона  достают из хранилища не чаще  одного раза в пятнадцать лет,  российский — раз в пять  лет. Все работы ведутся со  вторичными эталонами (только  их допускается сравнивать с  основным), от вторичного эталона  значение массы передается рабочим эталонам, от них — к образцовым наборам гирь.  
Эталонные весы во ВНИИМ им. Д. И. Менделеева установлены на специальном фундаменте в 700 тонн, не связанном со стенами здания, чтобы исключить влияние вибраций. Температура в помещении, где за сутки на весы устанавливаются две килограммовые гири, поддерживается с точностью до 0,01^оС, а все операции ведутся из соседней комнаты с помощью манипуляторов. Погрешность эталона массы России не превышает +0,002 мг.

         Для измерений массы должны  применяться рабочие средства  измерений.

При выборе весоизмерительных  приборов следует отдавать предпочтение весам электронным и весам  с циферблатными указателями  перед гирными и шкальными. Применение циферблатных весов ускоряет процесс  измерений массы, повышает наглядность  отсчета результатов измерений.

Допускаемую погрешность  средств измерений массы, предельные значения шкалы (диапазона измерений) следует определять одним из двух способов:

• расчётным,
• по таблицам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Методы измерения больших  масс

 

Вес объекта определяется как его  объем, умноженный на удельный вес (SG). Разница между тонной пуха и тонной свинца иллюстрирует идею удельного  веса. Тонна пуха и тонна свинца весят одинаково, но имеют огромную разницу в объеме. Это потому, что удельный вес пуха значительно  меньше, чем удельный вес свинца. Объем и удельный вес такого объекта, как куб из древесины, легко вычислить, поскольку он имеет правильную форму  и весь состоит из однородного  материала. К сожалению, нельзя сказать, что грузовой автомобиль имеет правильную форму, и нельзя сказать, что он состоит  из однородного материала. Поэтому  невозможно точно определить вес  автомобиля путем вычислений.

Следовательно, нам придется взвешивать грузовой автомобиль, сравнивая его  вес с известным набором грузов (например, граммы, килограммы, тонны) с  помощью взвешивающей машины определенного  типа. На рычажных весах, на одну сторону  весов добавляют вес до тех  пор, пока этот вес не уравновесит  точно объект на другой стороне. Этот метод взвешивания считается  наиболее точным при условии, что  используются точные гири. Однако, чтобы  взвесить грузовой автомобиль, очевидно, потребуется более крупная взвешивающая машина. Имеется несколько типов  таких устройств. В некоторых  весах используется сжатие пружины, с которым связано движение указателя  по шкале. В других весах используются тензодатчики, дающие электрический  сигнал. В других конструкциях измеряется количество вытесненной жидкости. Единственный недостаток всех этих методов состоит  в том, что все они являются относительными, т.е. сравнивают взвешиваемый объект с грузом известного веса с  помощью косвенных средств, таких  как индикатор, циферблат, шкала  или электронный выходной сигнал. Поэтому важно понимать, что никакие  платформенные весы не могут быть абсолютно точными все время. (Можно провести простой тест –  взвесить один автомобиль с одинаковой загрузкой и одинаковым количеством  топлива на нескольких весах, и сравнить результаты.)

Помимо проблемы фактической точности используемых весов, существует еще  одна проблема, когда речь идет о  взвешивании больших объектов, таких  как автомобиль. Эта проблема состоит  в том, что не всегда возможно, и  не всегда желательно, взвешивать весь автомобиль за одну операцию. Иногда оператору нужно определить вес, приходящийся на каждую ось автомобиля. В таких случаях единственным решением является взвешивание "по частям", например, определение нагрузок на ось. Это, в свою очередь, создает ряд дополнительных проблем.

         3. Обзор средств измерения

 

Любая промышленная отрасль, а также сельское хозяйство, не сможет существовать без весового оборудования. Оно также применяется и при  доставке товара на склады, на таможне, на различных транспортных узлах. На сегодняшний день применяются самые  разнообразные типы весов в зависимости  от их назначения и задачи.

Например, в промышленности работают крановые, платформенные, автомобильные  весы и другие формы, предназначенные  для измерения больших грузов. Так, весы вагонные могут вполне точно  определить массу груза до 200 т. Вообще же, организация точного весового контроля позволяет избежать значительных дополнительных затрат при связи  с поставщиками или получателями продуктов, а также связанных  с вопросами безопасности, возможным  возникновением аварийных событий [1, с. 67].

Весы автомобильные используются для наиболее точного учета массы перевозимых автомобильным транспортом продуктов, количество которых очень быстро растет ежегодно. С их помощью решаются множество задач как в сфере государственного контроля и надзора, так и в индустриальной сфере, сфере перевозок, торговли, сельского хозяйства.

Если товар планируется  перевозить на дальние расстояния, то тогда разумнее бывает отправить  его железнодорожным транспортом. Тогда с учетом грузопотока хорошо действуют вагонные весы. Особенности  их формы также зависят от вида и способа взвешивания.

В настоящее время автомобильные и вагонные весы комплектуются большим набором устройств отображения веса от простых весовых индикаторов до сложных независимых контроллеров, передающих информацию в компьютерную сеть фирмы [1, с. 72].

 

 

4. Автомобильные весы для статического взвешивания

 

Автомобильные весы имеют функцию взвешивания в статике. При таком взвешивании осуществляется заезд и остановка автомобиля на автомобильные весы. При этом различают взвешивание на полной длине (автомобиль целиком становится на весы) и поэлементное взвешивание. При помощи весового контролера вес осей или групп осей суммируется, и по сумме определяется общий вес автомобиля. Точность поэлементного взвешивания на меньше, чем при взвешивании на полной длине. Поэтому способ взвешивания в статике на полной длине, как наиболее точный, широко распространен во всем мире и используется в коммерческих операциях при взвешивании автомобилей. Таким образом, автомобильные весы позволяю вести точное взвешивание в статике.

В зависимости от условий эксплуатации и требований, автомобильные весы комплектуются датчиками с аналоговым или цифровым выходом. Автомобильные  весы, в качестве вторичного прибора  используют специальный контроллер. Датчики и аппаратура автомобильных  весов выполняют имеют следующее  назначение:

— Имеют аппаратную и программную  независимость от типа и размера  как автомобильных весов, так  и транспортного средства (ТС). 
— Содержат комбинированное взвешивание автомобиля: поосное, потележечное или на полной длине, и выбор наиболее точного для данных весов и типа автомобиля метода взвешивания и результата. 
— Выполняют программную оценку «гладкости» процесса и достоверности полученных результатов взвешивания в режиме реального времени. 
— Содержат встроенную функцию «виртуальной» многопараметрической калибровки, которая позволяет автоматически рассчитать коэффициенты динамической подстройки в зависимости от конкретных весов, скорости движения и даже положения автомобиля в составе.

Автомобильные весы могут иметь видеокамеру, которая подключается к компьютеру с помощью телевизионного кабеля, по которому происходит передача видеоизображения. Видеоизображение поступает на вход специализированной платы (Frame Grabber), где оно преобразуется во внутренний формат. Далее полученные изображения передаются на обработку специализированному программному модулю, который производит поиск фрагмента изображения, содержащего номер, и распознает его.

Автомобильные весы, таким образом, позволяют в автоматическом режиме регистрировать и хранить практически  полный набор данных о автомобиля.

Автомобильные весы для статического взвешивания существуют следующих типов.

Весы автомобильные  платформенные – это наиболее распространенная и надежная конфигурация весов. Такие весы позволяют взвешивать автомобили массой до 100 тонн и длиной до 24 метров.

Из всех автомобильных весов именно платформенные весы позволяют произвести наиболее точное взвешивание, максимально надежны, имеют большой срок службы. Обычно автомобильные платформенные весы применяются на предприятиях с очень большим грузооборотом для быстрого взвешивания машин любой конфигурации – от легковых автомобилей до больших автоприцепов.

Автомобильные платформенные  весы представляют собой сплошную плоскую  поверхность (платформу), обычно состоящую  из нескольких элементов (конструкции весоприемной платформы могут быть различны). Как правило, автомобильные платформенные весы устанавливают на уровне дорожного полотна, что облегчает маневрирование машин любой конфигурации и не мешает проезду погрузчиков, легковых автомобилей, другой техники, а так же проходу людей.

Автомобильные платформенные  весы являются наиболее точными и надежными весами, однако существуют и определенные недостатки:

• весы занимают весьма большую площадь;
• грузоприемная платформа очень металлоемкая и тяжелая;
• существуют повышенные требования к конструкции фундамента, датчикам.
• этот тип весов является наиболее дорогим из всей линейки автомобильных весов [5, с. 10].

Весы автомобильные  колейные являются современным вариантом платформенных автомобильных весов, в которых для уменьшения массы платформы используются несколько узких платформ в виде колеи, на которые и осуществляется заезд автомобиля. Весы выпускаются с длиной грузоприемных платформ от 6 до24 метров (без учета длины пандусов).

Колейные автомобильные  весы позволяют производить взвешивание с такой же точностью и надежностью, как платформенные, но при этом обладают значительно меньшей массой, удобны для перевозки в другие регионы, дешевле автомобильных платформенных весов, могут быть быстро демонтированы и перевезены на другое место.

Конструкция колейных весов  представляет собой соединенные  на нужную длину стандартные платформы в количестве, необходимом исходя из выбранного заказчиком наибольшего предела взвешивания (НПВ) и длины автомобиля. Платформы колейных весов обычно имеют ширину 0,8–1,0 м, длину 5,5–6,0 метров и массу до 1,5 тонны, что позволяет осуществлять монтаж этих весов без использования большегрузных кранов. Платформы могут быть снабжены ограничительными барьерами для предотвращения случайного съезда автотранспорта с весов. В автомобильных колейных весах может быть предусмотрен доступ для очистки конструктивных засоров без демонтажа весовой платформы [5, с. 11].

Также важным является то, что  колейные автомобильные весы можно перевозить в стандартных железнодорожных контейнерах. Такая конструкция автомобильных весов позволяет взвешивать любые виды автотранспорта. Автомобильные весы могут быть установлены на облегченный фундамент, выполненный, в том числе из дорожных плит, расположенных на песчано-гравийной подушке.

В зависимости от наибольшего предела взвешивания (НПВ бывает до 100 тонн), от типа грунта, особенностей места установки, конструкция фундамента выбирается индивидуально. Кроме того, колейные автомобильные весы могут быть легко демонтированы и перевезены на другое место установки без особых затрат.

 

4.1 Способы установки автомобильных весов

 

Для большинства моделей  автомобильных электронных весов  предусмотрено несколько способов установки весов:

1. Фундаментные. Весы монтируются на заранее подготовленный бетонный / железобетонный фундамент, залитый на песчано-гравийную подушку с учетом норм устройства фундаментов для зданий и сооружений, в соответствии со свойствами грунта в данном регионе. Заезд на весы осуществляется по металлическим, бетонным или комбинированным пандусам. Фундамент может быть как сплошным, расположенным под всей поверхностью весов, так и только под местами стыков платформ [2, с. 57].