Устройство для определения горизонтальных усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственной машины со стороны почвы Российский патент 2023 года по МПК G01L5/16 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к конструкциям измерительных средств для изучения тягового сопротивления и нагруженности 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 то, что его использование сложно в эксплуатации, поскольку требует применения специального тарировочного оборудования, обеспечивающего раздельную калибровку каждого из тензодатчиков сопротивления.

Известна также установка для объемного тензометрирования (Патент 2566398 RU С1), которая имеет измерительные звенья, кронштейны для крепления измерительных звеньев и рабочий орган со стойкой, при этом вертикально расположенное измерительное звено присоединено к верхней грани стойки с возможностью восприятия деформаций сжатия и растяжения. Остальные измерительные звенья установлены в горизонтальных плоскостях с возможностью восприятия деформаций сжатия, причем все они точечно уперты с разных сторон в грани стойки и обеспечивают неподвижное положение измерительных звеньев и стойки с рабочим органом в процессе проведения измерений. Помимо этого, предлагаемое устройство имеет, по меньшей мере, шесть измерительных звеньев по числу измеряемых переменных, которые расположены в направлении действия внешних нагрузок (Пат. RU 2566398, Установка для объемного тензометрирования, G01L 5/13 (2006.01), Опубл. 27.10.2015, Бюл. №30).

Недостаток известного устройства заключается в том, что измерительные звенья требуют подстройки под каждый конкретный рабочий орган. Поскольку измерения от боковых воздействий на рабочий орган осуществляются только односторонними усилиями, то они не препятствуют повороту рабочего органа. Поскольку размеры поперечного сечения стойки малые, то деформации и усилия на датчиках значительные, что негативно сказывается на точности замера.

Известно также устройство для измерения усилий, действующих на рабочий орган со стороны почвы, включающее почвенный канал с подвижным рабочим органом, установленным на тележке с рамой, и измерительные звенья, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной прямоугольной рамкой, а измерительные звенья выполнены в виде тензометрических балок, одни концы которых посредством промежуточных звеньев шарнирно прикреплены к дополнительной прямоугольной рамке, а вторые концы которых жестко закреплены на раме тележки, при этом тензобалки установлены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, параллельных вертикальному, горизонтальному и боковому измеряемым усилиям, а продольные плоскости поперечного сечения тензобалок параллельны плоскостям, в которых лежат определяемые силы (патент RU 2717383).

Недостатком известного устройства является необходимость определение искомых усилий, действующих на рабочий орган, расчетным путем из системы уравнений, строимых для совокупности показаний измерительных звеньев, а также сложность конструкции, что влияет на погрешность измерения.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство для определения усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственных машин со стороны почвы, преимущественно в почвенном канале, включающее рабочий орган, установленный на подвижной приводной тележке с промежуточной рамой, и измерительные звенья, отличающееся тем, что промежуточная рама выполнена треугольной с жестко связанными вертикальной и горизонтальной балками, на каждой из которых размещены по крайней мере два линейных подшипника, подвижные стержни вертикально расположенных подшипников жестко соединены с вертикальной стойкой тележки, а их наружные обоймы - с вертикальной балкой рамы, рабочий орган жестко закреплен на подвижном стержне горизонтальной пары линейных подшипников, а наружные обоймы горизонтально расположенных линейных подшипников жестко соединены с горизонтальной балкой рамы, при этом измерительные звенья шарнирно закреплены между обоймами и подвижными стержнями линейных подшипников параллельно их осям (патент RU 2717383, G01L 5/16. Опубл. 23.03.2020, Бюл. №9).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием нескольких линейных подшипников, что негативно влияет на точность измерений.

Задача, решаемая изобретением, - повышение точности измерения усилий навесных сельскохозяйственных машин и орудий в горизонтальном направлении.

Технический результат - упрощение конструкции и повышение точности при измерении усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственной машины в горизонтальном направлении.

Заявленный технический результат достигается устройством для определения горизонтальных усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственной машины со стороны почвы, включающем установленный на транспортном средстве с промежуточной рамой рабочий орган и измерительное звено, отличающимся тем, что промежуточная рама снабжена парой шарнирных рычагов, свободные шарниры которых закреплены на основании, а измерительное звено смонтировано на тензометрической балке, жестко закрепленной на промежуточной раме, второй конец балки шарнирно соединен с основанием посредством горизонтально расположенной тяги регулируемой длины, при этом упомянутые рычаги выполнены охватывающими основание и промежуточную раму в поперечной плоскости, образуя параллелограммный механизм с углами между его звеньями 90 градусов, а оси вращения звеньев параллельны между собой и перпендикулярны направлению движения сельскохозяйственной машины.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображено устройство для определения горизонтальных усилий, на фиг. 2 - один из шарнирных рычагов в аксонометрической проекции.

Устройство для определения горизонтальных усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственной машины со стороны почвы, включает установленный на основании 1 транспортного средства (на чертеже не показано) с промежуточной рамой 2 рабочий орган 7 сельскохозяйственной машины, например, корпус плуга. Промежуточная рама 2 снабжена парой вертикально расположенных шарнирных рычагов 6 и 11, свободные шарниры 8 которых закреплены на основании 1. Измерительное звено 4 смонтировано на тензометрической балке 3, жестко закрепленной на промежуточной раме 2. Второй конец тензометрической балки шарнирно соединен с основанием 1 посредством горизонтально расположенной тяги 5 регулируемой длины. Упомянутые шарнирные рычаги 6 и 11 выполнены охватывающими основание 1 и промежуточную раму 2 в поперечной плоскости (фиг. 2), образуя параллелограммный механизм с углами между его звеньями 90 градусов (фиг. 1), выставляемыми с помощью тяги 5 регулируемой длины. Оси вращения шарниров 8, 9 звеньев параллелограммного механизма, образованного шарнирными рычагами 6 и 11, а также основанием 1 и промежуточной рамой 2, параллельны между собой и перпендикулярны направлению движения сельскохозяйственной машины.

При работе устройства на рабочий орган 7, предварительно заглубленный в почву, действуют горизонтальные и вертикальные усилия.

Горизонтальные усилия, передаются от рабочего органа 7 через промежуточную раму 2 на тензометрическую балку 3, горизонтально расположенную тягу 5 и основание 1. При этом, тензометрическая балка 3 воспринимает только горизонтальные усилия, воздействующие на рабочий орган 7.

Вертикальные составляющие усилий, действующих на рабочий орган 7, передаются через шарниры 8, 9 рычагов 6 и 11 рамы 2 на основание 1. Следовательно, измерительное звено 4 на тензометрической балке 3 воспринимают только горизонтальные составляющие усилий, действующих на рабочий орган 7. Остальные составляющие усилий, действующих на рабочий орган 7, а также возникающие крутящие моменты, передаются через рычаги 6 и 11 на основание 1 и не воздействуют на измерительные элементы.

За счет введения параллелограммного механизма, связывающего промежуточную раму с основанием транспортного средства, и жесткого закрепления тензометрической балки на промежуточной раме, второй конец которой шарнирно связан с основанием транспортного средства посредством горизонтально расположенной регулируемой тяги, обеспечивается достижение заявленного технического результата.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к конструкциям измерительных устройств для изучения нагруженности рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Устройство для определения горизонтальных усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственной машины со стороны почвы, включает установленный на основании 1 транспортного средства с промежуточной рамой 2 рабочий орган 7 и измерительное звено 4. Промежуточная рама 3 снабжена парой шарнирных рычагов 6 и 11, свободные шарниры которых закреплены на основании 1, а измерительное звено 4 смонтировано на тензометрической балке 3, жестко закрепленной на промежуточной раме 2. Второй конец тензометрической балки шарнирно соединен с основанием 1 посредством горизонтально расположенной тяги 5 регулируемой длины. Упомянутые шарнирные рычаги 6 и 11 выполнены охватывающими основание и промежуточную раму в поперечной плоскости, образуя параллелограммный механизм с углами между его звеньями 90 градусов. Оси вращения звеньев параллелограммного механизма параллельны между собой и перпендикулярны направлению движения сельскохозяйственной машины. Технический результат - упрощение конструкции и повышение точности измерения усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственной машины в горизонтальном направлении. 2 ил.

Устройство для определения горизонтальных усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственной машины со стороны почвы, включающее установленный на транспортном средстве с промежуточной рамой рабочий орган и измерительное звено, отличающееся тем, что промежуточная рама снабжена парой шарнирных рычагов, свободные шарниры которых закреплены на основании, а измерительное звено смонтировано на тензометрической балке, жестко закрепленной на промежуточной раме, второй конец балки шарнирно соединен с основанием посредством горизонтально расположенной тяги регулируемой длины, при этом упомянутые рычаги выполнены охватывающими основание и промежуточную раму в поперечной плоскости, образуя параллелограммный механизм с углами между его звеньями 90 градусов, а оси вращения звеньев параллельны между собой и перпендикулярны направлению движения сельскохозяйственной машины.