2.2. Общие положения

На предприятиях розничной торговли невозможно обойтись без использования устройств по взвешиванию и отмериванию различных товаров. Именно весоизмерительное оборудование позволяет осуществлять учет товаропотоков, обеспечивает количественный учет отпускаемого товара (или продукта), а в сочетании с контрольно-кассовым оборудованием позволяет автоматизировать процесс торговли и учета.

По конструкции взвешивающего устройства различают рычажные и электромеханические (тензометрические и виброчастотные) весы.

По виду указательного устройства весы подразделяют на гирные, шкально-гирные, циферблатные, циферблатно-гирные, оптические и электронно-индикаторные.

По способу установки весы классифицируют как настольные, напольные (передвижные) и стационарные.

По виду снятия показаний различают весы с визуальным снятием показаний и весы с документальным определением показаний. Способ снятия показаний может быть местным и дистанционным. Для характеристики весов разработана буквенно-цифровая индексация, информирующая о технических и эксплуатационных параметрах весоизмерительного оборудования:

первая буква – тип весоизмерительного механизма весов (Р – рычажные, Т – электронно-тензометрические);

вторая буква – способ установки весов (Н – настольные, П – передвижные, С – стационарные);

цифры после первых двух букв – наибольший предел взвешивания в килограммах (свыше 1000 кг – в тоннах);

буква после цифр – тип указательного устройства весов ( Ш – шкальные, Г – гирные, Ц – циферблатные);

первая за буквой цифра – вид снятия показаний (1 – визуальный, 2 – документальный);

последняя цифра – способ снятия показаний весов (3 – местное снятие показаний, 4 – дистанционное снятие показаний).

Возможны дополнительные буквенные обозначения, обозначающие расширение функциональных возможностей весов.

Например, весы РН10Ц13 – рычажные настольные весы с наибольшим пределом взвешивания 10 кг, циферблатные, с визуальным отсчетным устройством и местным снятием показаний. Современные электронные весы могут подключаться к внешнему устройству (контрольно-кассовой машине, принтеру, сканеру, локальной сети) и образовывать комплексы: автономные весы, весы-принтер (матричные, струйные, термопечать), весы-ККМ, весы-ККМ-сканер, весы-сканер-ККМ-компьютер.

Настольные циферблатные весы РН-10Ц13 выпускаются с наибольшими пределами взвешивания 2, 3 и 10 кг. Они широко применяются в торговле, двусторонний циферблат позволяет продавцу и покупателю видеть результат взвешивания.

Весы (рис. 2.1) состоят из грузоприемного устройства с двумя площадками – малой гирной 1 и большой грузовой 9. Основной частью весов является главный равноплечий рычаг 13, состоящий

Рисунок 2.1 – Схема настольных циферблатных весов РН-10Ц13: 1 – гирная площадка; 2 – квадрант; 3 – гирный рычаг; 4 – струнки; 5 – шкала циферблата; 6 – грузовой рычаг; 7 – стрелка; 8 – тяга; 9 – то­варная площадка; 10 – грузоприемные призмы коромысла; 11 – масляный успокоитель; 12 – корпус весов; 13 – коромысло; 14 – опорная призма с подушкой; 15 – уровень; 16 – винтовая ножка; 17 – тарировочная камера

из двух дугообразных полос. В центре главного рычага имеются две опорные призмы 14, с помощью которых он опирается на подушки, вмонтированные в корпус весов. На концах рычага расположены четыре грузоприемные призмы, на которые опираются, с одной стороны, гирный рычаг 3, а с другой, – грузовой рычаг 6. Гирный и грузовой рычаги удерживаются от опрокидывания параллельными тягами (струнками) 4, шарнирно прикрепленными к корпусу весов. Грузовой рычаг с помощью тяги 8 соединен с квадрантом 2. Квадрант представляет собой неравноплечий коленчатый рычаг, который с помощью опорной призмы и подушки, вмонтированной в кронштейн корпуса весов, свободно вращается в пределах прямого угла. На квадранте укреплены противовес, регулятор тары и две строго параллельные стрелки 7. Регулятор тары, представляющий собой гайку, перемещающуюся по винтовому стержню, служит для точной установки стрелки на нуль при выпуске весов из производства или ремонта. Под гирной площадкой расположена тарировочная камера 17, в которой имеется балласт (обрезки металла), служащей для приведения ненагруженных весов в равновесие, то есть для установки стрелок на нулевое деление.

Под грузовой площадкой находится успокоитель, который состоит из цилиндра, прикрепленного снизу к основанию весов двумя болтами, поршня с двумя отверстиями, штока, пружины, колпачка, крышки и рифленой гайки. Шток поршня шарнирно крепится к грузоприемному рычагу. Действия успокоителя регулируются вращением рифленой гайки штока при снятой грузовой площадке. В цилиндр заливается трансформаторное масло до уровня кольцевого выступа. Если в процессе эксплуатации потребуется добавить масло в успокоитель, нужно снять грузовую площадку, отвернуть рифленую гайку и по штоку малыми дозами доливать масло, проверяя работу успокоителя после каждой дозы. В весах предыдущих выпусков успокоитель состоит из двух цилиндров (внешнего и внутреннего) и поршня, шток которого соединен с грузовым рычагом. Масло заливают во внешний цилиндр. Регулируют работу успокоителя вращением внешнего цилиндра. При взвешивании товара поршень движется в вязкой среде масла, что обеспечивает более быстрое затухание колебаний рычажного механизма и стрелок.

При правильной регулировке успокоителя стрелки делают при взвешивании три-четыре колебания в ту и другую сторону. Для горизонтальной установки весы имеют жидкостный уровень 15, представляющий собой герметически закрытую ампулу, в которой находится спирт с пузырьком воздуха, и винтовые ножки 16 с контргайками. Весы установлены горизонтально, если пузырек воздуха находится в середине контрольного кольца, начерченного на стекле уровня. При переноске и перевозке весов рычажный механизм запирают стопорным винтом. На циферблате весов нанесена шкала с делениями, а также указываются: минимальный и максимальный пределы взвешивания, цена деления, тип весов, наименование завода-изготовителя, товарный знак, номер стандарта, заводской номер и год выпуска.

Отличительная особенность настольных циферблатных весов РН-10Ц13 состоит в том, что 90% наибольшей предельной массы взвешиваемого товара уравновешивается с помощью гирь, а 10% – с помощью квадрантного механизма. Применение квадрантного механизма и шкальной системы отсчета позволяет исключить дополнительные наборы гирь на рабочем месте продавца и обеспечивает взвешивание с точностью до 2-5 г.

Квадрант и расчетная схема для определения массы маятникового противовеса приведены на рис. 2.2. Конструкция квадранта весов РН-10Ц13 показана на рисунке 2.2 а.

Противовес и сердечник прочно соединены между собой винтами и контрольными штифтами. Сердечник несет грузоприемную призму, опорную призму и сдвоенные стрелки. Призма запрессована в сердечник, опорная призма прикреплена с помощью винтов и штифтов, а стрелки также прикреплены винтами и штифтами.

Для регулирования положения центра масс квадранта служит грузовая гайка, передвигаемая по винтовому стержню. После окончания регулирования положение грузовой гайки фиксируется дополнительной гайкой.

Массу маятникового противовеса рассчитывают в соответствии со схемой, изображенной на рисунках 2.2 б и в. В ненагруженном состоянии квадрант занимает положение, соответствующее схеме, изображенной на рис.2.2 б, а при нагрузке, равной половине всей шкалы, – положение по схеме на рисунке 2. 2 в.

Для настольных циферблатных весов РН-10Ц13 вся шкала рассчитана на 1000 г, соответственно половина шкалы соответствует нагрузке 500 г.

Рисунок 2.2 – Квадрант на призменной основе (а) и схемы расчета массы маятникового противовеса в ненагруженном (б) и нагруженном (в) состояниях: 1 – сдвоенные стрелки; 2,4 – винты; 3 – штифты; 5 – опорная призма; 6 – грузоприемная призма; 7 – сердечник; 8 – винтовой стержень; 9 – подстроечный груз; 10 – гайка; 11 – противовес; 12 – штифты

Уравнение моментов ненагруженного квадранта:

P∙g∙a∙sin𝛽=T∙g∙b∙cosα, (2.1)

где a и b – плечи квадранта, м;

Р – масса маятникового противовеса, кг;

g – ускорение свободного падения (g=9,81 м/с²);

Т – масса грузовой площадки, кг.

Уравнение равновесия квадранта при массе на грузовой площадке 0,5 Q (половина делений шкалы весов):

P ∙g∙ a ∙sin (α+𝛽)=T ∙g∙ b+0,5 Q∙ g∙b, (2.2)

где Q – масса взвешиваемого товара, обеспечивающая перемещение стрелки на всю шкалу, кг.

Подставив Т из уравнения (2.1) в уравнение (2.2) и проведя некоторые преобразования, определим массу маятникового противовеса:

P=qb/2a[sin(α+𝛽)-sin𝛽/cosα]. (2.3)

Призмы рычажных весов рассчитывают на контактные нагрузки в рабочем ребре, на изгиб и на срез.

Контактная нагрузка на рабочее ребро призмы (Н/м) определяется по зависимости:

q=P∙g /l₂,

где Р – нагрузка на ребро призмы, кг;

l₂ – длина рабочего ребра призмы, м.

Допустимые контактные нагрузки для призм приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Допустимые контактные нагрузки на призмы весов

Напряжение на изгиб (Па) определяют как:

σ=M/W, (2.4)

где М – изгибающий момент при равномерно распределенной нагрузке, Н∙м;

W – момент сопротивления призмы.

Изгибающий момент М и момент сопротивления W определятся по зависимости:

M=P∙g∙(l₂/8);

W=b∙h²/24,

где b – ширина призмы в основании, м;

h – высота призмы, м.

Допустимое напряжение на изгиб для стальных призм:

[σ]_доп =(1800…2000) ∙10⁵ Па. (2.5)

Способ размещения призмы в рычаге весов и характер нагрузки на призму представлен на рисунке 2.5. Плоскостями среза являются плоскости CD и EH.

Рисунок 2.3 – Способ размещения и нагрузка трехгранной открытой призмы

Площадь среза по эти плоскостям определится:

F=2b(h/2)=bh. (2.6)

Напряжение в плоскости среза определится по зависимости:

τ=Pg/F. (2.7)

Расчетные значения сопоставляют с допустимым напряжением на срез, которое не должно превышать [τ]=(900…1000)10⁵ Па.