ВЗВЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО НА ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ Российский патент 1997 года по МПК G01G19/12 

Изобретение относится к транспортному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к устройствам для взвешивания и транспортировки сельскохозяйственных, строительных, промышленных и иных грузов, а также может быть использовано при проведении научно-исследовательских работ и получения экспериментальных данных в технологических опытах при производственной проверке новых сортов, видов, гибридов на биологическую урожайность, распределение кормов при их дозировке, добавок, концентратов и микроэлементов, доз вносимых органических и минеральных удобрений, торфа, извести и пр.

Известно взвешивающее устройство, представленное в виде монолитной калиброванной плоскости, размещенной, например, на грузоподъемной платформе специального автомобиля, в которой взвешивающее устройство выполнено в виде одной несущей рамы и консолями четырех составляющих частей этой несущей рамы и расположенных друг против друга однотипных отверстий по углам прямоугольной несущей рамы и консоли, образованных гибкими подвесами, поддерживающих взвешивающую платформу, при этом по периметру несущей рамы предусмотрен промежуток (зазор) несущей рамы и взвешивающей платформой, и которое включает в каждом подвесе один электронный весорегистрирующий аппарат, а именно такого рода, что сила тяжести должна быть преобразована гибкими подвесами в электрические сигналы электронного весопреобразующего аппарата, при этом эти аппараты устойчиво фиксируют изменение веса. Электронные весорегистрирующие аппараты 6 снабжены силовой камерой с элементом растяжения, где фиксируемая сила тяжести посредством гибких подвесов преобразуется на вертикальную составляющую силы, которая растягивает силовую камеру. Электронные весорегистрирующие аппараты включены в гибкие подвесы и размещены между консолью и взвешивающей платформой. Электронные весорегистрирующие аппараты укреплены на консолях и гибких подвесах, которые одним концом укреплены с весорегистрирующими аппаратами(1).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства относится то, что выступающие части Г-образных кронштейнов основания рамы над четырьмя углами грузовой платформы занимают полезную площадь грузовой платформы транспортного средства. Это не приемлемо для грузового автомобиля или иного вида транспортного средства, связанного с перевозками любого вида груза. Постоянно действующие статические нагрузки только от веса грузовой платформы снижают точность электронных весорегистрирующих аппаратов и их надежность. Зазор по периметру грузовой платформы и основанием или между мобильной рамой транспортного средства при переездах, остановках и длительной транспортировке, вызывает аварийные ситуации, способствует перемещению груза в направлении движения и сползанию его в бок вместе с платформой и относительно нее. Это приводит к биению и ударным нагрузкам платформы об основание. Описанные весорегистрирующие аппараты не могут быть использованы в транспортных средствах с саморазгружающимися кузовами, например, на автомобилях семейства КАМАЗ для разработки карьеров и семейства БелАЗ грузоподъемностью КАМАЗ для разработки карьеров и семейства БелАЗ грузоподъемностью 15, 75, 150 и 230т, а также одноосных самосвальных тележках сельскохозяйственного профиля, широко используемых при перевозках зерна из-под бункера зерноуборочных комбайнов, измельченной силосной массы при движении параллельными курсами кормоуборочных и кукурузоуборочных, а также специальных комбайнов в широком ареоле сельскохозяйственного профиля. Все эти отмеченные недостатки снижают надежность и точность взвешивающего устройства, ее полная неприемлемость на любых видах транспортных средств. Описанное устройство может быть использовано в строго горизонтальном положении взвешивающей платформы и только для работы в стационарном положении.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является взвешивающее устройство на транспортном средстве, содержащее грузовую платформу, прикрепленную к электрическим вспомогательным датчикам, связанным с гибкими элементами, подвешенными к мобильной раме, в котором, с целью повышения точности измерения массы незафиксированного перевозимого животного, датчики выполнены в виде тензометрических вертикальных стержней, нижними концами шарнирно закрепленных на кронштейнах грузовой платформы, а верхними прикрепленных к гибким тягам, которые связаны с механизмом подъема платформы, закрепленным на мобильной раме. Механизм подъема платформы выполнен в виде приводного ротора с вертикальной осью вращения, периферийные точки которого соединены указанными гибкими тягами, запасованными через блоки, закрепленные на мобильной раме /2/.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится то, что данным устройством можно взвешивать только штучные грузы, а насыпные только в таре и с использованием или ручного труда, или грузозахватных и подъемных средств. Данное устройство не может выдавать порциями перевозимую массу. Кроме этого это взвешивающее устройство сопряжено с снижением точности взвешивания из-за износа узлов и деталей механизма подъема грузовой платформы. В частности, износ флюгерных блоков и их осей приводит к заклиниванию последних. Это снижает в целом точность измеряемых масс.

Часть указанных недостатков устранена в устройстве для взвешивания биологического урожая сельскохозяйственных культур, содержащим прицепную емкость в виде платформы с бортами на мобильной раме, механизм разгрузки этой емкости и измерительный механизм, в которой, с целью упрощения конструкции, повышения точности измерений и производительности труда, измерительный механизм выполнен в виде подвижных силоизмерительных блоков, размещенных на мобильной раме в трех точках и установленных с зазором относительно мобильной рамы под платформой, а ее механизм разгрузки снабжен следящим устройством, соединяющим мобильную раму с механизмом разгрузки прицепной емкости. Силоизмерительный блок выполнен в виде силового цилиндра и динамометра сжатия с индикатором величины усилия, размещенным на штоке силового цилиндра посредством призмы, а донышко цилиндра соединено с мобильной рамой L-образным кронштейном. Бесштоковые полости двух силовых цилиндров соединены с нагнетательной магистралью гидравлической сети посредством запорных вентилей. Следящее устройство выполнено в виде телескопического механизма, включающего в себя телескопический стакан, установленный на шаровой опоре механизма разгрузки, и колпак, установленный на мобильной раме /3/. Это устройство принято за прототип.

Это устройство может быть использовано для транспортировки и взвешивания любых видов грузов. Однако при разгрузке прицепной емкости массы разгружающих сыпучих материалов фиксируются дискретно. Это суживает область применения взвешивающего устройства на саморазгружающихся транспортных средствах. Точность взвешивания снижается с увеличением уклона рельефа местности.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - непрерывное получение достоверных массовых показателей в кузове транспортного средства как при загрузке, так и при разгрузке его из емкости непрерывным потоком или порциями, а также обеспечение заданной точности измерений независимо от угла наклона к горизонту кузова.

Технический результат повышение точности измерений и достоверных результатов перевозимых или расходуемых грузов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для взвешивания грузов непосредственно на транспортном средстве, включающем саморазгружающийся кузов на мобильной раме, снабженный механизмом разгрузки кузова и измерительным механизмом в виде весопреобразующих элементов, электрически соединенных с блоком индикации величины измеряемой массы и размещенных в трех базовых точках на мобильной раме, весоизмерительный механизм снабжен тремя весопреобразующими элементами, один из которых выполнен в виде тензометрической тарелки, размещенной между шаровым гнездом штока силового цилиндра механизма разгрузки кузова, а два других весопреобразующих элемента выполнены в виде динамометрических стаканов с опорными фланцами, размещенных на цапфах оси поворота кузова на мобильной раме посредством подшипников скольжения между кронштейнами несущей балки дна кузова и разъемными бугелями. Тензометрическая тарелка выполнена с радиальными прорезями, а весопреобразующие элементы размещены на внутренней поверхности тарелки и ориентированы по образующим конуса. Динамометрический стакан снабжен радиальными прорезями на цилиндрической части и фланце, а весопреобразующие элементы размещены на диаметральных направлениях лепестков фланца и консольных балок цилиндрической части стакана. Внутренняя полость динамометрического стакана закрыта крышкой с сальниковым уплотнением. Весопреобразующие элементы тензометрической тарелки и динамометрических стаканов электрически соединены в мостовые схемы, а каждая из них между собой параллельно в общую измерительную цепь, связанной с блоком индикации величины измеряемой массы.

За счет того, что весопреобразующие элементы размещены в трех базовых точках саморазгружающегося кузова, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного требованию "изобретательского уровня" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показано прицепное одноосное саморазгружающееся транспортное средство с весопреобразующими элементами в местах шарнирного соединения цельнометаллического кузова с мобильной рамой, вид сбоку.

На фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1, размещение весопреобразующего элемента на передней части кузова и между кронштейном шаровой головки гидроподъемника механизма опорожнения цельнометаллического кузова.

На фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1, размещение динамометрических стаканов на цапфах поперечной балки мобильной рамы.

Транспортное средство, на котором смонтировано взвешивающее устройство, содержит мобильную подрессоренную раму 1, одноосный спаренный колесный ход 2, цельнометаллический сварной кузов 3, задний клапан 4 кузова 3, механизм 5 открытия и закрытия заднего клапана 4, гидроподъемник 6 механизма опорожнения емкости кузова 3, прицепную серьгу 7 и весопреобразующие элементы 8, 9, и 10, размещенные соответствующим образом в трех базовых точках остова цельнометаллического кузова 3 (см. фиг. 1-3).

Мобильная подрессоренная рама 1 содержит продольную толстостенную трубу 11 в качестве основного силового элемента и поперечную балку 12 в виде полой трубы меньшего диаметра, взаимно соединенных парами плит 13. В передней части толстостенная труба 11 сопряжена с телескопической штангой 14, которая оканчивается прицепной серьгой 7. Телескопическая штанга 14 снабжена плитой 15 и шаровым гнездом 16 для размещения шаровой пяты гидроподъемника 6. Под продольной толстостенной трубой 11 с помощью косынок 17 сварными швами закреплена ось 18 для размещения спаренного подрессоренного колесного хода 2.

Колесный ход 2 размещен под мобильной рамой 1 по длине трубы 11 с учетом минимальной нагрузки на серьгу 7 при наибольшей грузоподъемности кузова 3.

Задний клапан 4 горизонтальными шарнирами 19 соединен с верхней частью остова сварного кузова 3 и его положение фиксируется механизмом 5 открытия и закрытия. Механизм 5 выполнен в виде двух силовых цилиндров 20, размещенных шарнирно основаниям на боковых стенках кузова 3. Штоки 21 силовых цилиндров 20 через пальцы 22 соединены шарнирно с задним клапаном 4. При максимально выдвинутых штоках 21 силовых цилиндров 20, задний клапан 4 занимает горизонтальное положение, тем самым открыв емкость кузова 3 для разгрузки.

Гидроподъемник 6 механизма опорожнения емкости кузова 3 содержит двухплунжерный длинноходовой силовой гидроцилиндр одностороннего действия, шток 23 которого снабжен сферической головкой 24. Сферическая головка 24 размещена в шаровом гнезде 25. Шаровое гнездо 25 болтами 26 соединено с тензометрической тарелкой 27 весопреобразующих элементов 8. Основание 28 тензометрической тарелки 27 закреплено посредством болтов 29 на плите 30 верхней части силового каркаса кузова 3. На нижней части 31 тензометрической тарелки 27, обращенной в сторону шарового гнезда 25, выполнены диаметральные прорези 32, которые образуют четыре консольные тензометрические балки. На шлифованных поверхностях последних наклеены весопреобразующие элементы 8, которые ориентированы своими длинными осями по образующей внутренней поверхности конуса тензометрической тарелки 27 (см. фиг. 2).

Весопреобразующие элементы 9 и 10 размещены на поверхности динамометрических стаканов 33, закрепленных клиновыми шпонками 34 в прямоугольных шпоночных пазах 35 цапф 36 полой поперечной балки 12 мобильной рамы 1. Динамометрические стаканы 33 содержат фланцы 37, которые разрезаны диаметральными пазами 38, с помощью которых образуются лепестки консольных балок 39. Динамометрические стаканы 33 выполнены с пазами 40 для образования консольных балок 41. На обработанной цилиндрической поверхности стакана 33 по скользящей посадке размещен подшипник скольжения 42. Фланец 43 подшипника скольжения 42 опирается в бурт 44 фланца 37 динамометрического стакана 33. Подшипники скольжения 42 внешними цилиндрическими поясками опираются в посадочные места кронштейнов 45 кузова 3. Кронштейны 45 сварными швами закреплены на остовах 46 несущей балки 47 кузова 3. Кронштейны 45 кузова 3 посредством пар болтов со стопорными планками закреплены совместно с отъемными бугелями 48 на поверхностях подшипников скольжения 42. Кронштейны 45 и отъемные бугели 48 исключают смещение кузова 3 вдоль оси цапф 36 поперечной балки 12 при переездах на дорогах с любым поперечным уклоном и на сложном рельефе. Внутренняя полость динамометрического стакана 33 закрыта крышкой 49 с сальниковым уплотнением 50. Крышка 49 закреплена болтами 51 в торцевой части подшипников скольжения 42.

Весопреобразующие элементы 8 на конической поверхности тензометрической тарелки 27 взаимно соединены в полую мостовую схему. Аналогичным образом весопреобразующие элементы 9 на цилиндрической поверхности консольных балок 41 соединены во вторую и третью мостовые схемы. Четвертую мостовую схему образуют весопреобразующие элементы 10, размещенные попарно в зонах наибольшей деформации в диаметральных направлениях лепестков консольных балок 39 на обоих концах цапф 36 поперечной балки 12. Четыре мостовые схемы взаимно электрически соединены параллельно в большую измерительную цепь и все фиксируемые компоненты от силы веса кузова 3 и перевозимого в нем груза прямо пропорционально их массе преобразуются в единый электрический сигнал, точно соответствующий массе кузова 3 и груза в нем. Весопреобразующие элементы 8, 9 и 10 электрически соединены с блоком индикации величины измеряемой массы, в котором электрический сигнал усиливается, идентифицируется и преобразуется в цифровые отметки, а результат высвечивается на сегментах световых диодов блока. Блок закреплен в кабине транспортного средства или энергомодуля.

Устройство работает следующим образом.

В емкость кузова 3 при уборке урожая непрерывным потоком подается масса, например, зерна из бункера зерноуборочного комбайна. После выгрузки зерна шнеком бункера, оператор (водитель транспортного средства, водитель грузового автомобиля, тракторист прицепной самосвальной тракторной тележки или энергомодуля) включает питание блока индикации величины измеряемой массы. Масса выгруженного зерна на поверхности дна кузова распределяется по теории вероятности. Суммарная равнодействующая сила веса от массы зерна может располагаться где угодно на поверхности дна кузова 3. Компоненты силы веса от массы кузова 3 и массы выгруженного зерна распределяются на соответствующие доли по оси тензометрической тарелки R₂₁ и на консольных балках 41 динамометрических стаканов 33 в виде компонент R₂₂ и R₂₃. Под действием компоненты силы веса основание 28 тензометрической тарелки 27 давит на четыре консольные тензометрические балки, максимально деформируя изгибом внутреннюю коническую поверхность с весопреобразующими элементами 8, приводя к разбалансировке первого измерительного моста. Под действием компонент R₂₂ и R₂₃ тензометрические консольные балки 41 деформируются вместе с весопреобразующими элементами 9, приводя к их разбалансировке во второй и третьей мостовых схемах. При положении мобильной рамы 1 на ровной горизонтальной местности подшипники скольжения 42 остаются незагруженными, т.к. нет осевых нагрузок вдоль геометрических осей цапф 36. Отсутствие осевой нагрузки не приводит к деформации весопреобразующих элементов 10 на лепестках 39 фланцев 37. Четвертый измерительный мост остается в данном случае сбалансированным. Деформация тензометрической тарелки 27 и динамометрических стаканов 33 преобразует перемещение консольных балок и лепестков относительно их оснований и соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей 8, 9 и 10 в пропорциональной приложенной нагрузке электрический сигнал. Описанное соединение измерительных мостов на тензометрической тарелке 27 и на динамометрических стаканах 33 обеспечивает суммирование и приведение к средней величине сигналов от всех весопреобразующих элементов 8, 9 и 10, а также независимость показаний от точки приложения результирующей силы веса кузова 3 и массы зерна в нем. Сигнал от весопреобразующих элементов 8, 9 и 10 поступает на вход блока индикации величины измеряемой массы, где он усиливается, нормализуется и преобразуется в цифровой код. Оператор считывает со световых диодов массу зерна и кузова с точностью до 1 кг. Разница между массой порожнего кузова 3, определенной перед разгрузкой зерна из бункера, и при заполнении емкости кузова 3, дает оперативное и достоверное значение величины бункерного зерна из под каждого зерноуборочного комбайна и сразу же вписывается в реестр сдачи зерна комбайнеру. При выполнении работ на сложном рельефе, весопреобразующие элементы 10 на лепестках консольных балок 39 фланцев 37 учитывают доли компонентов R₂₂ и R₂₃ силы веса от кузова 3 и груза в нем. Этим исключаются погрешности в измерениях при взвешивании на сложном рельефе.

При разгрузке из кузова 3 части сыпучего груза оператор механизмом 5 открывает задний клапан 4, а далее гидроподъемником 6 механизма опорожнения емкости поднимает кузов 3 вокруг оси цапф 36 поперечной балки 42. При включенном блоке индикации величины измеряемой массы оператор ссыпает заданную массу. После этого дно кузова 3 гидроподъемником 6 возвращает в исходное положение, а его емкость, механизмом 5, закрывает клапаном 4. Описанное взвешивающее устройство обеспечивает точную дозировку компонент при составлении полнорационных кормов, дозировки минеральных удобрений при их внесении с поливной водой дождевальными машинами и гидроподкормщиками и др.

Калибровку тензометрической тарелки 27 и динамометрических стаканов 33 осуществляют на специальном стенде с использованием образцового динамометра класса 0,5 с ценой деления 5 кГс и пределами измерений 0. 500 кГс.

В комплекте измерительного механизма имеются динамометрические стаканы 33 и тензометрические тарелки 27 с общей грузоподъемностью транспортного средства 3000, 5000, 6000, 10000 и 15000 кГс соответственно с точностью измерения ±0,5 кГс,±1,0 кГс,±1,5 кГс,±2,0 кГс,±10 кГс.

Описанным устройством можно провести любые исследования в технологических институтах сельскохозяйственного профиля во всем спектре потребностей народного хозяйства, а также осуществлять все потребности фермеров для определения массы выращенного урожая, закупаемых удобрений, вносимых доз органических и минеральных удобрений, торфа, извести, закупаемого угля, жидкого топлива, даже живого веса сдаваемых животных на приемные пункты.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в сельскохозяйственном и транспортном машиностроении;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте ниже изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью выше описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Использование: транспортное и сельскохозяйственное машиностроение, для взвешивания и транспортировки сельскохозяйственных грузов, дозировки сыпучих материалов, кормов, удобрений, а также в получении экспериментальных данных во всем спектре научно-исследовательских работ сельскохозяйственного профиля. Сущность изобретения: смонтированный на мобильной раме саморазгружающийся кузов содержит размещенные в его трех базовых точках весопреобразующие элементы. Один из весопреобразующих элементов выполнен в виде тензометрической тарелки, размещенной между шаровым гнездом штока силового цилиндра механизма разгрузки емкости кузова и плитой верхней части силового каркаса кузова, а два других весопреобразующих элемента выполнены в виде динамометрических стаканов с опорными фланцами, размещенными на цапфах поперечной балки в качестве оси поворота кузова на мобильной раме посредством подшипников скольжения между кронштейнами несущей балки дна кузова и их объемными бугелями. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Взвешивающее устройство на транспортном средстве преимущественно с саморазгружающимся кузовом на мобильной раме, снабженной механизмом разгрузки кузова и измерительным механизмом в виде весопреобразующих элементов, размещенных в трех точках на мобильной раме и электрически соединенных с блоком индикации величины измерительной массы, отличающееся тем, что один из весопреобразующих элементов весоизмерительного механизма выполнен в виде тензометрической тарелки, размещенной между шаровым гнездом штока силового цилиндра механизма разгрузки емкости кузова и плитой верхней части силового каркаса кузова, а два других весопреобразующих элемента выполнены в виде динамометрических стаканов с опорными фланцами, размещенными на цапфах поперечной балки в качестве оси поворота кузова на мобильной раме посредством подшипников скольжения между кронштейнами несущей балки дна кузова и их отъемными бугелями. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что тензометрическая тарелка выполнена с радиальными прорезями, а весопреобразующие элементы размещены на внутренней поверхности тарелки и ориентированы по образующим конуса. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что динамометрический стакан снабжен радиальными прорезями на цилиндрической части и фланце, а весопреобразующие элементы размещены на диаметральных направлениях лепестков фланца и консольных балок цилиндрической части стакана. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутренняя полость динамометрического стакана закрыта крышкой с сальниковым уплотнением. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что весопреобразующие элементы тензометрической тарелки и динамометрических стаканов электрически смонтированы в мостовые схемы, а каждая из них между собой соединена параллельно в измерительной цепи, связанной с блоком индикации величины измерительной массы.