СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ВНЕДРЕНИЯ КОВША В РАБОЧУЮ СРЕДУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК E02F3/40 

Изобретение относится к способам и устройствам измерения силы внедрения ковша фронтального погрузчика в штабель материала.

Известен способ и устройство для исследования сил, действующих на ковш погрузочной машины [см., например, а.с. №655841, Е21F 13/00, G01М 15/00, опубл. 05.04.79, бюл. №13], содержащие ковш погрузочной машины, который перемещается по раме стенда, боковая стенка ковша выполнена подвижной и снабжена датчиками, связанными с самописцами.

Недостатком этого способа и устройства является сложность конструкции и большие габаритные размеры, т.к. вся машина с ковшом устанавливается на стенд для проведения исследования сил на ковше.

Наиболее близким из известных технических решений к заявляемому способу и устройству является стенд для измерения силы на ковше [см., например, а.с. №184496, кл. 42К, 21/01, опубл. 21.07.1966, бюл. №15], содержащее ящик с насыпным материалом и рельсы, расположенные на раме, по которым перемещается погрузчик с ковшом, снабженный измерительным устройством с балочками и тензодатчиками.

Недостатком известных способов и устройств является сложность конструкции, обусловленная громоздкостью механических устройств и использованием тензометрических датчиков, снижающих точность измерения силы на ковше.

Задача способа измерения силы внедрения ковша в штабель материала, включающего силовую операцию горизонтального внедрения ковша, операцию измерения силы внедрения ковша, согласно способу штабель материала выполнен подвижным относительно основания и снабжен силовым устройством, а ковш, закрепленный на раме, выполнен неподвижным относительно основания с возможностью выполнять малые горизонтальные возможные перемещения, пропорциональные измеряемой силе внедрения ковша в штабель.

Задача устройства измерения силы внедрения ковша в штабель, включающего штабель, ковш, закрепленный на раме шарнирно-стержневыми элементами, силовое устройство внедрения, устройство измерения величины внедрения ковша, устройство измерения силы внедрения ковша, согласно изобретению штабель материала выполнен в виде бункера с насыпным материалом и снабжен силовым механизмом, ковш с рамой установлен на четырех вертикальных кривошипах, соединенных с цифровым динамометром.

Указанный технический результат в части способа заключается в уменьшении и исключении влияния сил трения в шарнирах измерительной части стенда на показания цифрового динамометра, а также в упрощении конструкции прибора и повышении точности измерительного процесса силы внедрения ковша в штабель.

Указанный технический результат в части устройства измерения силы внедрения ковша в штабель достигается установкой ковша с рамой на четырех вертикальных кривошипах, малые перемещения которых, пропорциональные измеряемой силе внедрения, фиксируются в виде силы внедрения в штабель цифровым динамометром.

Способ и устройство поясняются чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства - вид сбоку; на фиг. 2 - вид сверху на устройство измерения силы внедрения ковша в штабель материала.

Способ и устройство силы внедрения ковша в рабочую среду содержат: 1 - ковш; 2, 3, 4 - шарнирно-стержневые пластины; 5 - рама; 6 - кронштейн на основании; 7, 8 - вертикальные кривошипы; 9 - кронштейн на раме; 10 - цифровой динамометр; 11 - гайка регулировочная; 12 - основание; 13 - винт регулировочный; 14 - направляющий уголок; 15 - винт силовой; 16 - гайка; 17 - кронштейн винта; 18 - рукоятка; 19 - бункер; 20 - штабель.

На фиг. 1 дополнительно показаны геометрические параметры устройства: а - база расположения кривошипов измерительного стенда; а ₁ - длина кривошипа; а ₂ - размер по высоте от режущей кромки ковша до верхнего шарнира кривошипа О₁; Р₁ - горизонтальная сила на ковше; Р₂ - вертикальная сила на ковше.

Сущность способа измерения силы Р₁ внедрения ковша в штабель заключается в следующем.

При надвигании бункера 19 со штабелем 20 на ковш 1 винтовым механизмом 15, 16, 18, на режущей кромке ковша возникают горизонтальная сила Р₁ и вертикальная сила Р₁. Сила Р₁ через раму 5 и кронштейн 9 передается измерительному цифровому динамометру 10. Благодаря малым упругим деформациям измерительной части цифрового динамометра 10 возникают малые упругие горизонтальные перемещения рамы 5, которые пропорциональны силе П₁, измеряемой цифровым динамометром. При этом сила Р₂ не изменяет свое вертикальное положение и на равновесие сил Р₁ и П₁ практически не влияет.

Сила трения в шарнирах измерительного стенда, приведенная к измерительному динамометру, определяется по формулам

;

.

где f - коэффициент трения скольжения в шарнирах; d - диаметр оси шарнира.

Указанные силы трения не превышают 1,5% от измеряемой силы Р₁. Поэтому предложенный способ измерения силы Р₁ является достаточно точным и эффективным.

Устройство измерения силы внедрения ковша в штабель работает следующим образом. Винтовой механизм 15, 16 обеспечивает надвигание бункера 19 со штабелем 20 на ковш 1. На режущей кромке ковша возникают силы Р₁ и Р₁. При этом сила Р₁ через раму 5, кронштейн 9 передается цифровому динамометру 10, который фиксирует значение силы П₁=Р₁. Вертикальная сила Р₂ оказывает на процесс измерения силы Р₁ только опосредованное влияние через силы трения в шарнирах.

Рассмотренные способ и устройство измерения силы внедрения ковша в штабель позволяют получать надежные результаты измерений, использовать различные материалы штабеля и различные ковши.

Изобретение относится к способам и устройствам измерения силы внедрения ковша фронтального погрузчика в штабель материала. Способ измерения силы внедрения ковша в штабель материала включает операцию горизонтального внедрения ковша, операцию измерения величины внедрения ковша, операцию измерения силы внедрения. Штабель выполняют подвижным относительно основания и снабжают силовым устройством. Ковш, закрепленный на раме, выполняют неподвижным относительно основания с возможностью выполнения малых горизонтальных перемещений, пропорциональных измеряемой силе внедрения ковша в штабель. Устройство измерения силы внедрения ковша включает штабель, ковш, закрепленный на раме шарнирно-стержневыми элементами, силовое устройство внедрения, устройство измерения величины внедрения ковша, устройство измерения силы внедрения ковша. Штабель выполнен в виде бункера с насыпным материалом и снабжен силовым винтовым механизмом. Ковш с рамой установлен на четырех вертикальных кривошипах, соединенных с цифровым динамометром. Технический результат заключается в обеспечении высокой точности измерения силы на ковше. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ измерения силы внедрения ковша в штабель материала, включающий силовую операцию горизонтального внедрения ковша, операцию измерения величины внедрения ковша, операцию измерения силы внедрения, отличающийся тем, что штабель материала выполняют подвижным относительно основания и снабжают силовым устройством, а ковш, закрепленный на раме, выполняют неподвижным относительно основания с возможностью выполнения малых горизонтальных перемещений, пропорциональных измеряемой силе внедрения ковша в штабель.

2. Устройство измерения силы внедрения ковша в штабель согласно способу п. 1, включающее штабель, ковш, закрепленный на раме шарнирно-стержневыми элементами, силовое устройство внедрения, устройство измерения величины внедрения ковша, устройство измерения силы внедрения ковша, отличающееся тем, что штабель материала выполнен в виде бункера с насыпным материалом и снабжен силовым винтовым механизмом, ковш с рамой установлен на четырех вертикальных кривошипах, соединенных с цифровым динамометром.