Требования, предъявляемые к весам

Все весо-измерительные приборы, используемые в торговле, должны отвечать определенным метрологическим, торгово-эксплуатационным и санитарно-гигиеническим требованиям. Эти требования установлены стандартами на весы и должны неукоснительно соблюдаться.
Метрологические требования, предъявляемые к весам, следующие: устойчивость весов, чувствительность, постоянство показаний взвешивания, точность взвешивания.
Устойчивость весов. Под устойчивостью понимается свойство весов, выведенных из состояния равновесия, самостоятельно без приложения каких-либо внешних сил возвращаться после нескольких колебаний в первоначальное положение.
Возвращение весов в состояние равновесия связано с местонахождением центра тяжести основного рычага весов относительно точки опоры. Когда центр тяжести рычага находится ниже точки опоры, возникает устойчивое равновесие (рис. 1). Выведение рычага из состояния равновесия приводит к образованию момента силы, заставляющего плечо опускаться вниз. В результате этого центр тяжести рычага — точка С будет перемещаться относительно точки опоры слева направо. Под действием силы инерции левое плечо опустится вниз и правое плечо будет выше левого. В таком положении момент силы рычага образуется справа относительно точки опоры, что заставит правое плечо рычага опускаться вниз. Колебания рычага будут продолжаться до тех пор, пока центр тяжести рычага не установится под точкой опоры, момент силы рычага будет равен нулю, и рычаг вернется в первоначальное положение.
Стандартом на весы установлены допускаемые значения непостоянства показаний ненагруженных весов. Если, например, выведенные из состояния равновесия гирные весы с наибольшим пределом взвешивания 10 кг самостоятельно не приходят в состояние равновесия, то они должны вернуться в состояние равновесия или перейти это состояние в противоположную сторону, если на соответствующую чашку весов будет помещен груз-допуск, равный по массе 2,5 г. Такие требования предъявляются к весам, выпускаемым из производства. Допускаемые погрешности весов, вышедших из ремонта и находящихся в эксплуатации, устанавливаются стандартами на методы поверки весов.
Точность взвешивания. Под точностью взвешивания понимается свойство весов давать точные показания измерения массы с отклонением от истинных показаний в пределах допустимой нормы погрешности. Точность взвешивания в значительной степени зависит от точно выдержанного соотношения плеч рычагов. Весы с равноплечими рычагами должны иметь абсолютно одинаковые по длине плечи, а в весах, конструкция которых предусматривает использование неравноплечих рычагов, соотношение плеч должно быть точно выдержано, т. е. одно плечо должно быть больше другого в 10, 100 раз. Даже незначительное несоответствие плеч может привести к ощутимой ошибке в точности показаний взвешивания.
Предположим, что на равноплечих весах взвешивается груз массой 1 кг, а одно плечо рычага этих весов больше другого на незначительную величину — 0,2 мм: левое плечо—200 мм, а правое — 200,2 мм. Если на левую чашку весов положить груз, равный 1 кг, то, очевидно, весы приведут в равновесие гири, несколько меньшие по массе, чем 1 кг, поскольку правое плечо рычага весов длиннее левого. Пользуясь правилом, что для равновесия необходимо иметь равенство моментов сил, определим массу гирь, уравновешивающих груз массой 1 кг:
1 -200 = х-200,2, откуда = 0,999 кг.
Если поменять местами гири и груз, то получится, что для взвешивания 1 кг груза потребуются гири массой в 1,001 кг. Таким образом, разница в длине плеч, равная 0,2 мм, дает ошибку, равную ± 1 г.
Однако практически весы, используемые в торговле, в силу своих конструктивных особенностей кроме других погрешностей не могут иметь абсолютно точное соотношение плеч. В связи с этим в государственных стандартах на различные весы установлены нормы погрешности на точность взвешивания. Например, в соответствии с ГОСТом 13882—68 допускаемая погрешность выпущенных из производства весов настольных гирных и циферблатных при наибольшем пределе взвешивания (максимальной нагрузке) 2, 10 и 20 кг равна 0,05%. Если при поверке окажется, что весы дают показания, выходящие за пределы допустимых норм погрешности, то их следует отправить в ремонт.
Чувствительность весов. Под чувствительностью весов понимается их свойство обнаруживать даже незначительную разницу по массе грузов, находящихся в точках приложения сил. Весы более чувствительные (если они также удовлетворяют и другим требованиям) являются более предпочтительными для использования.
Для того чтобы объективно оценить степень чувствительности того или иного весо-измерительного прибора, необходимо установление норматива, определяющего чувствительность весов. Этот норматив позволяет с точки зрения чувствительности отнести весы к годным или к негодным для использования. По ГОСТам 13882—68 и 14004—68 чувствительность весов должна быть такой, чтобы изменение массы взвешиваемого груза на величину, равную допускаемой погрешности, вызвало отклонение указателей равновесия от положения их при равновесии на определенную величину.
Отклонение (расхождение) указателей равновесия относительно друг друга свидетельствует о том, что рычаг-коромысло весов поворачивается относительно точки опоры и одно плечо рычага поднимается вверх, а другое опускается вниз. Рычаг-коромысло отклоняется на какой-то угол от горизонтального положения, и каждый указатель равновесия опускается или поднимается настолько, насколько опускается или поднимается соответствующий конец рычага.
Следовательно, о чувствительности можно судить по величине угла, на который отклоняется коромысло (рычаг) весов при добавлении на одну из чашек груза-допуска. Для примера возьмем равноплечий рычаг АВ, у которого точка опоры — О, центр тяжести рычага — Си центр тяжести грузов (точка приложения равнодействующей)— Д (рис. 2). Точка Д лежит на пересечении линии грузоприемных призм и вертикальной прямой, соединяющей точки опоры, центров тяжести рычага и грузов.
К рычагу АВ в точках А и В приложены одинаковые силы Р, которые, естественно, не выводят рычаг весов из горизонтального положения. Если на правое плечо рычага добавить груз р, то правое плечо рычага опустится под действием добавочного груза вниз и рычаг отклонится на угол а. Рабочее ребро грузоприемной призмы — точка В, опускаясь вниз, опишет дугу которую практически по величине можно принять за прямую BE. Из этого следует, что груз р отклонил рычаг на угол о, или угол ВДЕ. Линии ДВ, BE и ДЕ образуют прямоугольный треугольник ДВЕ, следовательно, величину угла отклонения можно вычислить по тангенсу угла а, который в данном случае равен
R — масса груза, приложенного на плечи рычага (Р + Р + масса чашек, на которых располагают гири);
т — расстояние от точки опоры до центра тяжести грузов (ОД).
Однако при измерении чувствительности более удобно пользоваться не угловыми измерениями, а линейными, дающими основание судить о чувствительности весов по расстоянию, на которое разойдутся указатели равновесия или концы плеч рычагов. В данном примере о чувствительности можно судить по величине расстояния ВЕ, на которое отклонится правое плечо рычага ДВ. Это расстояние, чтобы признать весы достаточно чувствительными, должно быть равно по ГОСТу 14004—68 для весов настольных гирных не менее 5 мм.
Таким образом, по величине ВЕ мы будем судить о чувствительности весов. Следовательно, по приведенной формуле, не производя взвешивание, можно определить чувствительность весов.
Для примера определим чувствительность весов с наибольшим пределом взвешивания 5 кг при наличии следующих данных:
Длина плеча    рычага (коромысла), .............. 200 мм
Масса рычага (коромысла), G......................  600 г
Масса груза      10 кг и  чашек весов 1 кг,           R......... 11 000 г
Расстояние ОС, s.................................               2             мм
Расстояние ОД, ..................................               4 мм
Груз-допуск, равный допускаемой погрешности, р. .               3г
Численное значение ВЕ позволяет сделать вывод, что весы не удовлетворяют требованиям чувствительности, установленным ГОСТом, поскольку плечо рычага под действием груза-допуска отклонится не на 5 мм, а на 2,6 мм. Такие весы выпускать из производства или ремонта нельзя.
Чувствительность весов можно повысить. Исследуя формулу определения чувствительности, можно сделать вывод, что для повышения чувствительности необходимо увеличить значение числителя и уменьшить значение знаменателя. Однако большинство измерителей произвольно изменять нельзя. Груз-допуск установлен соответствующим стандартом, и его величина изменению не подлежит. Нельзя также изменить длину плеча рычага, его вес и наибольший предел взвешивания.
Можно изменить лишь значения s и т. С уменьшением этих величин, исходя из формулы, чувствительность весов повысится. Однако уменьшение значений I и т следует вести осторожно, поскольку от положения центров тяжести грузов и рычага относительно точки опоры меняется устойчивость весов. Иначе говоря, для повышения чувствительности необходимо точки С и Д приблизить к точке опоры, не забывая при этом, что линия призм (линия, соединяющая точки приложения сил) и центр тяжести рычага оставались бы ниже точки опоры. Возможным является при уменьшении расстояний sum слияние точек С и Д, т. е. совмещение центров тяжести рычага и грузов. Уменьшение расстояний в процессе ремонта может быть достигнуто путем изменения местоположения точки опоры: установкой опорной призмы в коромысле несколько ниже. Это приведет к повышению линии призм относительно точки опоры и уменьшению расстояния ОД.
Если таким образом добиться слияния точек С и Д, т. е. уменьшения расстояния т с 4 до 2 мм, то чувствительность весов значительно возрастет.
Следовательно, с уменьшением расстояния ОД на 2 мм величина BE будет равна 5,2 мм, что достаточно, так как это удовлетворяет требованиям ГОСТа к весам по чувствительности.
Постоянство показаний взвешивания. Под постоянством показаний взвешивания понимается свойство весов давать одинаковые показания при многократном взвешивании товара. Постоянство показаний весов зависит главным образом оттого, насколько тщательно и точно произведена их сборка, а также от величины трения между призмами и подушками весов. Практически в различных весах опорные и грузоприемные призмы выполнены в виде стержней с острыми ребрами. В соответствии с требованием стандарта рабочие ребра призм должны быть параллельными между собой и перпендикулярными относительно рычагов, в которые они вмонтированы. Если при сборке весов будет допущена непараллельность призм, если они будут неперпендикулярными к рычагам, то весы не дадут одинаковых показаний при многократном взвешивании.
Если поместить равные грузы в точки А и В весов настольных гирных, то равновесие не нарушится, поскольку плечи рычага (коромысла) АО и ВО равны. Из схемы видно, что помещение грузов в другие точки, например, в точки приведет к тому, что моменты сил в результате такого расположения грузов будут не равны, поскольку плечи A1O2и O1B1, равно как и плечи ШШ и 02Вг, не равны между собой. Следовательно, весы подобного рода будут давать постоянные показания лишь в том случае, когда грузы будут расположены в точках Л и В. Установка же грузов на чашке или платформе весов при многократном взвешивании в одни и те же точки практически невозможна. Поэтому поверка весов на постоянство показаний взвешивания должна производиться путем установки грузов или одинаковых по массе гирь в различных точках чашки (платформы) весов.
Стандарты устанавливают допускаемые значения вариаций показаний нагруженных весов. Например, по ГОСТу 13882—68 для настольных гирных весов с наибольшим пределом взвешивания 10 кг эти значения составляют от 2,5 до 5 г в зависимости от интервала взвешивания.
Торгово-эксплуатационные и санитарно-гигиенические требования, предъявляемые к весам, следующие: максимальная скорость взвешивания; наглядность показаний взвешивания; соответствие весового прибора характеру взвешиваемого товара; прочность весов; нейтральность материала, из которого изготовлены весы, по отношению к взвешиваемому товару; удобство ухода за весами.
Максимальная скорость взвешивания. Выполнение этого требования достигается в том случае, когда конструкция весов позволяет проводить взвешивание в максимально короткое время. С этой целью в весах устанавливаются ограничители (упоры), которые уменьшают угол наклона рычага (коромысла) при взвешивании и, следовательно, способствуют более быстрому затуханию колебаний рычага. В некоторых весах (например, циферблатных, оптических) устанавливаются тормозные устройства (демпферы), ускоряющие гашение колебаний при взвешивании. Наиболее предпочтительными с точки зрения скорости взвешивания являются электронные весы, на которых процесс взвешивания осуществляется с максимальной скоростью, а при укомплектовании их чекопечатающим устройством одновременно с завершением процесса взвешивания печатается чек с указанием массы, цены одного килограмма и стоимости взвешенного товара.
Наглядность показаний взвешивания. Весоизмерительные приборы должны иметь такие указательные (отсчетные) устройства, которые позволяли бы продавцу и покупателю легко наблюдать за показаниями взвешивания и контролировать точность отдельных отвесов. Для повышения наглядности показаний взвешивания в коромысловых весах, например, указатели равновесия (гуськи) окрашиваются в цвет, контрастирующий с окраской других деталей весов. На циферблатных весах ) стрелки и циферблат окрашиваются в яркие цвета.
Циферблатные весы отличаются большей наглядностью показаний, поскольку по циферблату сразу можно установить не только завершение процесса взвешивания, но и массу груза. ^В отличие от циферблатных весов на весах, например, товарных необходимо по указателям равновесия убедиться в том, что весы пришли в равновесие, а затем, суммируя показания шкалы и значения массы гирь, находящихся на гиредержателе, определить массу взвешиваемого товара. Наибольшей наглядностью показаний обладают электронные весы, дающие цифровое обозначение результатов взвешивания.
Соответствие весового прибора характеру взвешиваемого товара. Весоизмерительный прибор по своей конструкции должен в максимальной степени быть удобным для взвешивания тех или иных товаров. Для взвешивания, например, сыпучих товаров удобными являются чашки. При взвешивании колбасных изделий, сыра, некоторых хозяйственных товаров более удобными являются платформы. Весы изготавливаются с различными пределами взвешивания с тем, чтобы они соответствовали наиболее часто встречающимся максимальным отвесам товаров.
Многие торгово-эксплуатационные требования также предусмотрены стандартами. Так, предусмотрено, что по требованию потребителей весы должны изготовляться со съемными чашками, площадками, с одной чашкой и одной площадкой, со съемным ковшом, лотком и т. п.
Прочность весов. Прочность весов во многом зависит от качества материала, из которого они изготовлены. Недостаточная жесткость и прочность коромысла, например, или других рычагов может вызвать прогиб под действием нагрузки, что может привести к изменению соотношения плеч рычагов и к потере точности взвешивания на весах, чувствительности, устойчивости и постоянства показаний. От качества материала зависит износ отдельных деталей весов, их долговечность.
В соответствии с требованиями стандартов полный технический ресурс рычажных весов должен быть не менее 15 лет, оптических — 10, электронных — 6 лет. Стандартом установлен предел вероятности безотказной работы весов, общая надежность. Предусмотрены также материалы, из которых изготовляются детали весов, их качественные показатели, требования обработки и качество самих деталей.
Нейтральность материала. Нейтральность материала, из которого изготовлены весы, является необходимым санитарно-гигиеническим требованием. На весах взвешивают многие продовольственные товары без упаковки. Весы должны иметь такое покрытие, чтобы никаких  процессов при соприкосновении деталей весов с товаром не происходило. Поэтому чашки, платформы весов должны быть изготовлены из нержавеющей стали, алюминиевых сплавов, пластических масс, нейтральных к пищевым продуктам. Металлические части весов покрываются красками также нейтральными к товарам, особенно к пищевым продуктам.
Удобства ухода за весами. Конструкция весов должна позволять их легко мыть и чистить. Желательно, чтобы детали весов были закрыты кожухом, предохраняющим от попадания пыли и грязи. Открытые детали весов должны быть хорошо отшлифованы, а где это допустимо, покрыты краской.