ПРИБОР ДЛЯ СЧЕТА ЧИСЛА ОДИНАКОВЫХ ПО ВЕСУ ПРЕДМЕТОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ДАННОЙ ОТВЕШЕННОЙ ПОРЦИИ Советский патент 1932 года по МПК G01G1/36 

Предлагаемый прибор имеет целью производить счет числа одинаковых по весу предметов, содержащихся в данной отвешенной порции, а равно определение величин, пропорциональных числу предметов, и величин, пропорциональных массе данных предметов. В нем кинематическая связь между передвижною чашкой и ее противовесом осуществлена в форме винта, имеющего на своих половинах противоположно направленные резьбы, охватываемые двумя гайками, из коих одна несет чашку, а другая - противовес.

На прилагаемом чертеже фиг. 1 изображает схему прибора; фиг. 2 - общий вид прибора; фиг. 3 - схему видоизмененного прибора; фиг. 4 - схему другого видоизменения прибора; фиг. 5 и 6 - третье видоизменение - вид прибора спереди и сверху; фиг. 7 - деталь устройства гаек; фиг. 8 - четвертое видоизменение прибора.

Прибор состоит из рычага АВ (фиг. 1) с опорою в точке О. Точка А отстоит на расстоянии от опоры О и в ней неподвижно закреплен груз р. В точке В на расстоянии неподвижно подвешена чашка весом p₁; вес р и р₁ и расстояния и таковы, что т.-е. чашка уравновешена грузом. Другая чашка весом р₂ подвешена в могущей перемещаться вдоль рычага точке S. По другую сторону опоры вдоль рычага может перемещаться точка Т, с которой совпадает центр тяжести ползуна весом . Точки S и Т связаны между собою кинематически и изменения их положения осуществляются этой связью так, что все время имеет место равенство где и суть переменные расстояния точек S и Т от неподвижной опоры о рычага; кинематическая связь между S и T условно обозначена пунктиром. Таким образом ползун Т все время является противовесом подвижной чашки.

Для того, чтобы узнать число одинаковых по весу предметов, содержащихся в данной отвешенной порции, неподвижную чашку нагружают единицею веса, а на подвижную чашку кладут одни из подлежащих счету предметов. Для восстановления нарушенного при этом равновесия изменяют длину плеча с помощью кинематической связи ST; одновременно с этим будет изменяться и В момент наступления равновесия прекращают изменения длин и При весе положенного на подвижную чашку предмета, равном m, условие равновесия будет:

но так какито после сокращения одинаковых членов левой и правой части получим: Затем, не изменяя длины плеч и нагружают подвижную чашку всей порциею предметов и уравновешивают ее соответствующей нагрузкой n на неподвижной чашке. Число n единиц положенного веса соответствует числу предметов.

Действительно, обозначив это число через х, можно условие равновесия написать так:

или так как и то, или при получаем х=n.

В более общем случае длины плеч устанавливают для уравновешивания предметов и единицами веса. При этом условие равновесия будет

что после сокращений дает

Если для уравновешивания х предметов всей совокупности потребуется n раз по u единиц веса, то условие равновесия будет:

откуда или при ,

окончательно х=n.

При u=1 и имеем по предыдущему х=n.

Прибор (фиг. 2) имеет рычаг 1 в виде коромысла с продольным вырезом, который служит направляющим для двух ползунов-гаек 5 и 6; гайка 5 снабжена призмами 8, на которые опираются кольца подвижной чашки 9, а гайка 6 представляет собою противовес, уравновешивающий чашку 9 с ее ползуном. Для кинематической связи между ползунами применен винт 2 с левой и правой резьбой. При равновесии рычага 1 концы 3 винта 2 приходятся как раз против штифтов 11, укрепленных на стойках 12. Кольца правой весовой чашки 10 поддерживаются двумя неподвижно закрепленными на коромысле призмами 14, отстоящими друг от друга настолько, чтобы ползун 6 мог свободно проходить между ними. Закрепленный на другом конце коромысла груз 13 уравновешивает чашку 10. Установительное кольцо 4 предотвращает смещения винта вдоль коромысла.

В видоизмененном приборе (фиг. 3) уравновешивание предметов, положенных на чашку производится массивным ползуном веса ρ₁, передвигаемым вдоль «плеча снабженного шкалой с равноотстоящими делениями, на которых нанесены числа натурального ряда. Чашка, вес которой равен ρ₂, кинематически связана с ползуном веса ρ₃, так что всегда При отсутствии нагрузки и при нулевом положении ползуна ρ₁ условие равновесия

Если нагрузим чашку одним из предметов порции и передвинем ползун с нулевого на первое деление, равновесие нарушится; тогда при помощи кинематической связи будем изменять длину плеч и до тех пор, пока равновесие снова не восстановится. При этом

где m - вес предмета, а λ - линейная длина одного деления шкалы; по сокращении получаем

После этого, сохраняя предыдущую длину плеча и положив на чашку всю порцию предметов передвигаем ползун ρ₁ вдоль шкалы до тех пор, пока не наступит равновесие. Если при этом центр тяжести ползуна совпал с n-м делением шкалы, то число предметов порции равно n.

Действительно,

откуда или при находим х=n.

В другом видоизменении прибор снабжен пружиной (фиг. 4). Он состоит из двуплечего рычага АВ с неподвижной опорой в точке О и с могущими перемещаться вдоль плеч рычага ползуном S с чашкою весом ρ₂ и ползуном Т с противовесом ρ₃. Ползуны кинематически связаны между собою так, что всегда Плоская спиральная пружина одним концом закреплена неподвижно в О, а другим - прикреплена к рычагу в точке С. К рычагу АВ прикреплена стрелка D, конец которой передвигается по шкале Е, градуированной таким образом, что при некотором определенном значении например при загрузке чашки ρ₂ единицею веса стрелка останавливается на первом делении, при загрузке двумя единицами - на втором делении и т.д.; при загрузке n единицами- на n-ом делении.

Положив на чашку предметов весом по m, изменяем длину плеча так, чтобы стрелка прибора, повернувшись под влиянием нагрузки, остановилась на u-том делении. Угол поворота рычага равен и момент, закручивающий пружину,

откуда

Если при загрузке чашки x предметами всей порции стрелка прибора после поворота на угол остановился на nu-том делении шкалы, то так же можно составить уравнение

откуда, после подстановки получаем

В частном случае при u=1 и получаем х=n, т.-е. при установке одного предмета на единицу шкалы число всех предметов порции равно числу делений, на котором остановится стрелка прибора при нагрузке его всей совокупностью предметов.

В третьем видоизменении прибора, вместо подвешивания чашек, расположенных сверху над коромыслом (фиг, 5), прибор имеет два коромысла: верхнее 1 и нижнее 1¹; оба коромысла снабжены вырезами, которые служат направляющими для гаек 5 и 6 верхнего коромысла и гаек 5¹ и 6¹ нижнего коромысла. Верхняя гайка 5 и нижняя 5¹ снабжены призмами 8 и 8¹, несущими на себе стержень чашки 9. Гайки 6 и 6¹ совместно с грузом 27, подвешенным на призмах 7, служат для уравновешивания всей системы подвижной чашки, т.-е. чашки 9 со стержнем 9¹ и гайками 5 и 5¹. Для кинематической связи между гайками служит винт 2 в верхнем коромысле и винт 2¹ в нижнем; обе половины каждого из этих винтов нарезаны противоположными резьбами.

При перемещении подвижной чашки 9 необходимо, чтобы стержень ее 9¹ все время сохранял вертикальное положение и чтобы при перемещении гаек 6 и 6¹ они вместе с грузом 27 давали в любом положении момент, уравновешивающий момент от подвижной чашки 9 и гаек 5 и 5¹, т.-е. необходимо синхронно вращать оба винта 2 и 2¹. Для этого винты заканчиваются цилиндрическими штифтами 3 и 3¹ со срезами, параллельными оси винта, так что сечение их представляет собою круг с удаленным от него сегментом. Против штифтов 3 и 3¹ находятся соответствующие втулки 11 и 11¹, укрепленные на стойке 24. Просвет каждой втулки имеет форму не полного круга, из-за наличия не высверленного сегмента, и соответствует сечению штифтов 3 и 3¹. Втулки 11 и 11¹ заканчиваются валиками с насаженными на них червячными колесами 15 и 15¹, которые могут вращаться в подшипниках, установленных в стойке 24. Синхронное вращение этих колес достигается при помощи червяков 12 и 12¹, сидящих на вертикальном валике 14. При поворачивании последнего с помощью цилиндрического утолщения 16 и при равном передаточном числе от каждого червяка к соответствующему винтовому колесу обе втулки 11 и 11¹ получают одновременно одинаковое угловое перемещение.

В основании 28 прибора устроены направляющие, параллельные длине коромысел. Тело стойки 24 имеет внизу горизонтальное удлинение 29, пригнанное к направляющим и обеспечивающее устойчивость стойки. К стойке 24 прикреплены выпиленные придатки 19 и 19¹, а к коромыслам - соответствующие цилиндрические шипы 25 на щеках 26. При перемещении стойки вдоль направляющих вправо ока может быть настолько приближена к коромыслам, что в случае горизонтального положения последних штифты 3 и 3¹ войдут во втулки 11 и 11¹ и, таким образом, произойдет сцепление передающего механизма стойки с винтами коромысел. Если же коромысла, будучи неуравновешенными, наклонены таким образом, что нижнее коромысло опирается на левый останов 21, то при приближении стойки к коромыслам придатки 19 и 19¹ подойдут своими нижними наклонными плоскостями под шипы 25 и, приподымая их, приведут коромысла к положению, при котором штифты 3 и 3¹ смогут попасть во втулки 11 и , и произойдет сцепление. При наклоне коромысел в противоположную сторону, т.-е. когда нижнее коромысло опирается на правый останов 22, коромысла будут приведены к необходимому для сцепления положению верхними наклонными плоскостями придатков 19 и 19¹, действующими на шипы 25.

Для того, чтобы плоскости внутренних не выбранных сегментов втулок 11 и всегда совпадали со спиленными плоскостями штифтов 3, 3¹, что необходимо для сцепления их друг с другом, применен тормоз 17, насаженный на нижнем конце вертикального валика 14. Стержень 17¹ тормоза оттягивается пружиной 18, затормаживающей валик 14; расторможение его происходит при приближении стойки 24 к коромыслам благодаря тому, что стержень 17¹ отводится упором 20 в сторону, противоположную действию пружины. Таким образом возможность случайных поворотов валика 14 при расцепленном состоянии стойки исключается, и втулки 11 и 11¹ всегда будут находиться в положении, соответствующем положению штифтов 3 и 3¹.

Каждая из гаек 5 и 6 верхнего рычага и 5¹ и 6¹ нижнего рычага состоит (фиг. 7) из поперечной части с отверстием и резьбой и двух боковых частей с призмами для подвески стержней чашек. Расстояние между боковыми частями сделано равным, благодаря чему одна гайка может входить в другую. При таком устройстве является возможным располагать призмы у одной гайки снаружи, а у другой изнутри, что позволяет сколь угодно близко подводить призмы гаек к опорным призмам рычагов и, таким образом, положив на неподвижную чашку единицу веса, уравновесить ею значительно меньший по массе предмет. Это же дает возможность применять в приборе достаточно короткие рычаги.

Из подлежащей счету порции одинаковых предметов на одну из чашек прибора кладется один предмет, а на другую чашку - единица веса. Для приведения коромысел в равновесие к ним подводят стойку 24 и поворачивают цилиндрик 16. Привести коромысла к равновесию удается обыкновенно не сразу; но, отодвигая и придвигая несколько раз стойку и тем самым расцепляя и сцепляя ее с коромыслами и вращая при сцеплении цилиндрик 16 в ту или иную сторону, можно достичь необходимого уравновешивания прибора. После этого на соответственную чашку кладут подлежащую счету порцию предметов, а на другую чашку - разновески в количестве, необходимом для уравновешивания этой порции. Число единиц веса, заключающихся в наложенных разновесках, равно числу предметов порции.

В четвертом видоизменении прибора, в целях получения возможности производить счет больших количеств одинаковых по весу предметов, вместо одного рычага-безмена с передвигающейся по шкале гирей применена система из нескольких связанных между собой тягами не равноплечих рычагов.

Рычаг 1 (фиг. 8) имеет продольный, вырез, служащий направляющими для двух гаек 5 и о, из которых одна несет чашку 9, а другая - противовес 6¹. Винт 2, одна половина которого нарезана левой, а другая - правой резьбой, заканчивается штифтами 3, против которых укреплены в стойках 12 штифты 11. Груз 14 может быть передвигаем вдоль рычага 1 и охватывает последний таким образом, что гайка 6 беспрепятственно может перемещаться, будучи перекрыта, частично или полностью, грузом 14. Точно также гайка 5 беспрепятственно может проходить между призмами 19, на которые надета тяга 20. Гайки 5 и 6 имеют специальную, выше описанную, форму, благодаря которой чашка 9 может быть сколь угодно близко подводима к опорной призме 4. Передача от рычага 1 к верхнему рычагу 16 осуществляется посредством тяг 20 и 24 и промежуточного рычага 15, подвижная опора 23 которого поддерживается подвеской 25. Рычаг 16 поддерживается подвескою 26 при посредстве призм 27 и несет на себе слева неподвижно закрепленный груз 13, а справа - подвижной груз 17. Шкала на рычаге 1 дает единицы и десятки, а шкала на рычаге 16 - сотни и тысячи до десяти тысяч включительно. При равновесии рычагов конец рычага 16 устанавливается против указателя 18. Стойка 10 монтирована на плите 28, а подвески 25 и 26 прикреплены к поперечине 29.

Из подлежащей счету порции одинаковых предметов на чашку 9 кладут один предмет, груз 14 устанавливают на деление „один'' и рычаги приводят в равновесие вращением штифтов 3. Затем на чашку 9 кладут всю подлежащую счету порцию предметов и груз 17 подвигают по шкале рычага 16 и останавливают на таком делении, при котором уже перемещение груза 14 в пределах шкалы 1 приведет прибор к равновесию. При этом деления, показанные грузом 17, дадут тысячи и сотни, а показанные грузом 14 - десятки и единицы. Прибор может служить и для других исчислений, например, если требуется определить стоимость обработки каких-либо одинаковых деталей, при чем обработка одной детали обходится в n коп., на чашку 9 кладут одну деталь, груз 14 приводят на n-ое деление шкалы и, поворачивая винт 2 при помощи штифтов 3, уравновешивают прибор. Если после этого для уравновешивания всей порции деталей груз 17 пришлось переместить до шестого деления после деления с цифрой 9000, а груз 14 до второго после деления с цифрой 70, то стоимость обработки выразится цифрой 96 руб. 72 коп.

Аналогично обращение с прибором и при счете величин пропорциональных массе тел. Например, для того чтобы узнать число калорий, выделяемых при сгорании вещества, масса которого неизвестна и теплотворная способность которого равна n единицам тепла, разновеску, равную единице, кладут на чашку 9, устанавливают груз 14 на цифре n и, вращая штифты 3, приводят прибор в равновесие. Затем снимают разновеску с чашки и кладут на нее кусок вещества. Если для уравновешивания его потребовалось груз 17 переместить на пятое деление после 4000, а груз 14 на второе после 40, тогда всего данный кусок может выделить 4542 единицы тепла.

1. Прибор для счета числа одинаковых по весу предметов, содержащихся в данной отвешенной порции, а равно для определения величин, пропорциональных числу предметов, и величин, пропорциональных массе данных предметов, отличающийся тем, что кинематическая связь между передвижной чашкой 9 и ее противовесом 6¹, осуществлена в форме винта 2, имеющего на своих половинах противоположно направленные резьбы, охватываемые гайкой 5, несущей чашку 9, и гайкой 6, соединенной с противовесом 6¹ (фиг. 1 и 2).

2. Видоизменение прибора по п. 1, отличающееся тем, что, вместо весовой чашки 10, плечо В коромысла АВ удлинено и снабжено шкалой с передвижной по ней гирей для. отсчета веса (фиг. 3).

3. Видоизменение прибора по п. 1, отличающееся тем, что, вместо весовой чашки 10, коромысло АВ вблизи точки опоры скреплено в точке С с плоской спиральной пружиной, другой конец которой скреплен неподвижно с опорой коромысла, и снабжено, указательной стрелкой, вращающейся по градуированной дуговой шкале Е (фиг. 4).

4. В приборе по п. 1-3 применении в качестве опоры для рук стоек 12, снабженных штифтами 11, служащими для указания равновесия коромысла при установке обоих концов винта 2 против штифтов 11 (фиг. 2).

5. Видоизменение прибора по п. 1, отличающееся тем, что простое весовое коромысло заменено столовыми весами с верхними чашками, при чем для вращения винтов 2 и 2¹, соединенных с главным и вспомогательным рычагами весов, применены охватывающие концы 3 и 3¹ винтов втулки 11 и 11¹, вращающиеся на оси, пропущенной сквозь стойку 24, снабженной червяками 12 и 12¹, а также тормозной пружиной 18, назначенной для удержания оси в неподвижном положении на время разобщения втулок от концов винтов и освобождения этой оси при нажиме соединенного с пружиной стержня 17¹ на упор 20 при перемещении стойки 24 для охвата втулками концов винтов (фиг. 5 и 6).

6. В приборе по п. 1 применение охватывающих винты гаек 5 и 6, снабженных входящими одна в другую вилками, в целях достижения возможности необходимого уменьшения длины плеч рычагов (фиг. 7).

7. Видоизменение прибора по п.п. 1 и 2, отличающееся тем, что, в целях получения возможности производить счет больших количеств одинаковых по весу предметов, вместо одного рычага-безмена с передвигающейся по шкале гирей применена система из нескольких связанных между собой тягами в соответственных местах неравноплечих рычагов 1, 15, 16, служащих: нижний рычаг 1 - для устройства на нем приспособления для кинематической связи между чашкой 9 и ее противовесом 6¹ и для нанесения шкалы для счета небольшого (напр. до одной сотни) числа предметов, а верхний рычаг 16 - для нанесения шкалы для счета количества предметов, превышающего определяемый по шкале нижнего рычага в определенное число раз, в зависимости от отношения плеч сочлененных рычагов, например в 100 раз (фиг. 8).