Устройство для измерения вертикального и горизонтального усилия на рабочий орган сельскохозяйственного орудия Российский патент 2019 года по МПК G01L5/16 

Описание патента на изобретение RU2684441C1

Изобретение относится к области сельскохозяйственного и лесохозяйственного машиностроения, в частности к конструкциям измерительных приборов, и может быть использовано для изучения силовых характеристик рабочих органов почвообрабатывающих орудий.

Известно устройство для динамометрирования рабочих органов почвообрабатывающих орудий, содержащее силоизмерительный элемент, элементы крепления и рабочий орган со стойкой, в котором на силоизмерительном элементе расположены тензодатчики сопротивления, а сам силоизмерительный элемент охватывает стойку рабочего органа (а.с. СССР №974163, G01L 5/16, опубл. 30.06.92).

Недостатком известного устройства является сложность эксплуатации и систематическая погрешность результатов измерения. Для использования устройства требуется специальное тарировочное оборудование, обеспечивающее раздельную калибровку тензодатчиков сопротивления, исключающее их взаимное влияние, а отсутствие в данном устройстве отдельных измерительных звеньев требует специального оборудования для выполнения сложных тарировочных работ и не обеспечивает достоверных результатов измерения.

Ближайшим аналогом, принятым за прототип, является установка для объемного тензометрирования, включающая две рамки, кронштейны крепления к навесной системе, механизм крепления рабочего органа, шесть тяг, на каждой из которых установлены измерительные звенья, в которой рамки соединены при помощи трех параллельных тяг и трех тяг-раскосов, концы которых закреплены посредством шаровых шарниров. Такая схема расположения тяг обеспечивает взаимную неподвижность рамок, а использование шаровых шарниров позволяет избежать передачи тягами крутящих и изгибающих моментов, и на измерительные звенья действуют лишь сжимающие и растягивающие силы, параллельные направлению тяг. Для обеспечения повышенной жесткости системы точки крепления параллельных тяг к рамкам (центры шаровых шарниров) расположены в вершинах равнобедренных треугольников, вписанных в боковые грани куба; одна тяга-раскос является диагональю основания куба, две другие - диагоналями передней и задней граней куба, причем в передней проекции куба они пересекаются; обе точки крепления тяги-раскоса, расположенной в основании куба, и нижние точки крепления тяг-раскосов передней и задней граней куба имеют общую горизонтальную ось крепления и максимально сближены с точками крепления параллельных тяг, расположенных в основании куба (патент 2498245 РФ, G01L 5/13. Установка для объемного тензометрирования. ка №2012118290/28, Заявл. 03.05.2012, опубл. 10.11.2013). Таким образом, из прототипа известна шарнирно-стержневая система, обеспечивающая соединение рамок между собой.

Недостатком известного устройства, обеспечивающего достоверность измерения при объемном динамометрировании рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий, является сложностью конструкции и погрешностью измерения при движении тракторного агрегата.

Задача, решаемая изобретением - раздельное измерение вертикальной и горизонтальной составляющих усилий на рабочий орган сельскохозяйственного орудия. Технический результат - упрощение конструкции и повышение точности измерения вертикального и горизонтального усилий на рабочий орган сельскохозяйственного орудия.

Указанный технический результат достигается устройством для измерения вертикального и горизонтального усилия на рабочий орган сельскохозяйственного орудия, содержащим раму сельскохозяйственного орудия и рабочий орган, между которыми установлена шарнирно-стержневая система, отличающимся тем, что, согласно изобретению, шарнирно-стержневая система выполнена в виде параллелограммного механизма, одно из горизонтальных звеньев которого связано с рабочим органом сельскохозяйственного орудия и выполнено с упором, воздействующим на свободный конец тензобалки, жестко вертикально закрепленной на другом горизонтальном звене, связанным с рамой, между горизонтальными звеньями шарнирно установлены два вертикальных звена прямоугольного сечения, на передней и задней гранях которых по оси симметрии наклеены тензорезисторы на одинаковом расстоянии от шарниров, при этом тензорезисторы вертикальных звеньев последовательно соединены в одно плечо измерительного моста.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, на фиг. 3 - сечение по I-I на фиг. 2, на фиг. 4 - электрическая схема подключения тензорезисторов измерительного моста.

Устройство для замера вертикального и горизонтального усилия на рабочий орган сельскохозяйственного орудия содержит параллелограммный механизм, одно из горизонтальных звеньев которого жестко связано с рамой 1, другое горизонтальное звено связано с рабочим органом 2 сельскохозяйственного орудия. Между двумя горизонтальными звеньями посредством шарниров 9 и 10 установлены два вертикальных звена 3 и 4 параллелограммного механизма (фиг. 2). Вертикальныех звенья 3 и 4 выполнены прямоугольного поперечного сечения (фиг. 3). К верхнему горизонтальному звену 8 жестко прикреплено тензобалка 7 (фиг. 1), свободный конец которой взаимодействует с упором 6, выполненным на нижнем горизонтальном звене 5. На передней и задней гранях вертикальных звеньях 3, 4 (фиг. 2) по оси симметрии на одинаковом расстоянии от шарниров 9, 10 наклеены тензорезисторы 11, сопротивления которых обозначены на электрической схеме (фиг. 4) R1, R2, R5 и Я6, последовательно соединенные в одно плечо измерительного моста Уитстона 12. Сопротивление R трех остальных плеч моста 12 должны быть равны сумме сопротивлений четырех тензерезисторов 11, наклеенных на вертикальных звеньях 3 и 4.

При работе устройства равнодействующая вертикальных и горизонтальных усилий на рабочем органе 2 будет восприниматься как звеньями 3 и 4 параллелограммного механизма, так и тензобалкой 7, деформация которых приведет к изменению сопротивлений тензорезисторов 11, подключаемых к измерительной аппаратуре («+». «-» и «сигнал» на фиг. 4).

Для измерения вертикальных усилий на рабочий орган измеряют сумму усилий на вертикальных звеньях 3 и 4, которая, исходя из уравнения статики Рв=P12 (фиг. 1), будет равна непосредственно вертикальному усилию на рабочий орган без влияния горизонтальных составляющих. В этом случае тензорезисторы R1, R2, R5 и R6 будут изменять свое сопротивление при растяжении (или сжатии), с помощью которого будет определяться сумма осевых нагрузок P1 и Р2 на вертикальные звенья 3 и 4.

Для измерения горизонтальных усилий на рабочий орган снимают сигнал с тензозвена 7, свободный конец которой опирается в упор 6 нижнего горизонтального звена 5. В этом случае усилие на тензозвено 7 будет равно горизонтальному усилию на рабочий орган, т.е. РЗГ, следовательно, тензозвено 7 будет измерять только горизонтальную составляющую нагрузки на рабочий орган 2 без влияния вертикальной.

За счет того, что одно из горизонтальных звеньев параллелограммного механизма связано с рабочим органом и имеет упор, взаимодействующий со свободным концом вертикальной тензобалки, жестко связанной с рамой, причем между двумя горизонтальными звеньями шарнирно установлены два вертикальных звена прямоугольного поперечного сечения, на передней и задней гранях которых наклеены тензорезисторы, достигается заявленный технический результат.

Похожие патенты RU2684441C1

название год авторы номер документа
Устройство для определения горизонтального усилия от навесного почвообрабатывающего орудия 2021
  • Карсаков Анатолий Андреевич
  • Рогачев Алексей Фруминович
  • Косульников Роман Анатольевич
  • Олейников Роман Николаевич
RU2770796C1
Тензометрическая плита, преимущественно для измерения горизонтального усилия на навесное сельскохозяйственное орудие 2020
  • Карсаков Анатолий Андреевич
  • Рогачев Алексей Фруминович
  • Косульников Роман Анатольевич
  • Гапич Дмитрий Сергеевич
RU2748865C1
Способ и устройство для определения горизонтального усилия от навесного почвообрабатывающего орудия 2020
  • Карсаков Анатолий Андреевич
  • Рогачев Алексей Фруминович
RU2749578C1
Устройство для определения горизонтального усилия от навесного почвообрабатывающего орудия и суммирующий гидроцилиндр 2021
  • Цепляев Виталий Алексеевич
  • Рогачёв Алексей Фруминович
  • Карсаков Анатолий Андреевич
  • Косульников Роман Анатольевич
RU2776099C1
Установка для пространственного динамометрирования навесных сельскохозяйственных машин и орудий 2018
  • Рогачев Алексей Фруминович
  • Карсаков Анатолий Андреевич
  • Косульников Роман Анатольевич
  • Назаров Евгений Александрович
RU2682085C1
Устройство для определения горизонтальных усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственной машины со стороны почвы 2023
  • Рогачев Алексей Фруминович
  • Карсаков Анатолий Андреевич
  • Гапич Дмитрий Сергеевич
  • Черноусов Павел Сергеевич
RU2800401C1
Устройство для измерения усилий на рабочий орган сельскохозяйственных машин, преимущественно в почвенном канале 2019
  • Рогачев Алексей Фруминович
  • Карсаков Анатолий Андреевич
  • Косульников Роман Анатольевич
  • Цепляев Алексей Николаевич
RU2717383C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ТЕНЗОМЕТРИРОВАНИЯ 2012
  • Бартенев Иван Михайлович
  • Лысыч Михаил Николаевич
  • Донцов Игорь Евгеньевич
RU2498245C1
Почвенный канал для лабораторных исследований рабочих органов сельскохозяйственных почвообрабатывающих машин 2021
  • Цепляев Виталий Алексеевич
  • Рогачев Алексей Фруминович
  • Карсаков Анатолий Андреевич
  • Косульников Роман Анатольевич
RU2768072C1
Устройство для определения усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственных машин со стороны почвы, преимущественно в почвенном канале 2021
  • Рогачев Алексей Фруминович
  • Карсаков Анатолий Андреевич
  • Косульников Роман Анатольевич
  • Гапич Дмитрий Сергеевич
RU2769848C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 684 441 C1

Реферат патента 2019 года Устройство для измерения вертикального и горизонтального усилия на рабочий орган сельскохозяйственного орудия

Изобретение относится к сельскохозяйственному и лесохозяйственному машиностроению, в частности к конструкциям измерительных приборов, и может быть использовано для изучения силовых характеристик рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Устройство для измерения вертикального и горизонтального усилия на рабочий орган сельскохозяйственного орудия содержит раму сельскохозяйственного орудия и рабочий орган. Между ними установлен параллелограммный механизм, одно из горизонтальных звеньев которого связано с рабочим органом и имеет упор, воздействующий на свободный конец тензобалки. Другое горизонтальное звено связано с рамой и снабжено жестко закрепленной вертикальной тензобалкой. Между горизонтальными звеньями шарнирно вертикально установлены два одинаковых звена прямоугольного поперечного сечения. На передней и задней гранях вертикальных звеньев по оси симметрии на одинаковом расстоянии от шарниров наклеены тензорезисторы. Тензорезисторы вертикальных звеньев последовательно соединены в одно плечо измерительного моста. Технический результат - упрощение конструкции и повышение точности измерения вертикального и горизонтального усилий на рабочий орган сельскохозяйственного орудия. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 684 441 C1

Устройство для измерения вертикального и горизонтального усилия на рабочий орган сельскохозяйственного орудия, содержащее раму сельскохозяйственного орудия и рабочий орган, между которыми установлена шарнирно-стержневая система, отличающееся тем, что шарнирно-стержневая система выполнена в виде параллелограммного механизма, одно из горизонтальных звеньев которого связано с рабочим органом сельскохозяйственного орудия и выполнено с упором, воздействующим на свободный конец тензобалки, жестко вертикально закрепленной на другом горизонтальном звене, связанном с рамой, между горизонтальными звеньями шарнирно установлены два вертикальных звена прямоугольного сечения, на передней и задней гранях которых по оси симметрии наклеены тензорезисторы на одинаковом расстоянии от шарниров, при этом тензорезисторы вертикальных звеньев последовательно соединены в одно плечо измерительного моста.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2684441C1

УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ТЕНЗОМЕТРИРОВАНИЯ 2015
  • Бартенев Иван Михайлович
  • Донцов Игорь Евгеньевич
  • Шабанов Михаил Леонидович
  • Лысыч Михаил Николаевич
RU2589217C1
Устройство для динамометрирования навесных и полунавесных сельскохозяйственных машин 1988
  • Крауялис Альфонсас Матович
SU1522054A1
Широкозахватное почвообрабатывающее орудие 1989
  • Шатин Валерий Яковлевич
  • Буряков Александр Семенович
SU1644730A1
US 4354390, 19.10.1982.

RU 2 684 441 C1

Авторы

Рогачев Алексей Фруминович

Карсаков Анатолий Андреевич

Даты

2019-04-09Публикация

2018-04-24Подача