Способ и устройство для определения точки приложения равнодействующей продольной силы, действующей на рабочий орган почвообрабатывающей машины Российский патент 2023 года по МПК G01L5/13 A01B35/20 

Комплексное изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к измерительных средствам для изучения тягового сопротивления и нагруженности рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий.

Известен способ определения горизонтального усилия от навесного почвообрабатывающего орудия, приведенный в описании устройства для динамометрирования рабочих органов почвообрабатывающих орудий (а.с. СССР №974163, G01L 5/16, опубл. 30.06.92). Способ включает закрепление на рабочем органе силоизмерительных элементов и определение искомых усилий посредством тензодатчиков, и принят за прототип в части способа.

Недостатком известного способа является ограниченность функциональных возможностей, не позволяющее определять точку приложения равнодействующей продольной силы, действующей на рабочий орган почвообрабатывающей машины.

Известно устройство для определения усилий на рабочий орган сельскохозяйственных машин, со стороны почвы, включающее почвенный канал с подвижным рабочим органом, установленным на тележке с рамой, и закрепленные на промежуточной прямоугольной рамке измерительные звенья, отличающееся тем, что измерительные звенья выполнены в виде колец прямоугольного сечения, снабженных диаметрально расположенными присоединительными элементами, перпендикулярно плоскости которых закреплены тензорезисторы, одни концы присоединительных элементов всех измерительных звеньев шарнирно закреплены на дополнительной рамке, а вторые - на раме, причем вторые концы вертикально расположенных измерительных звеньев прикреплены к раме посредством жестко закрепленных на ней арок, при этом геометрические размеры измерительных колец выбраны из математического соотношения (патент RU 2722872, МПК G01 1 5/13, Заявка №2019134598, Заявл. 28.10.2019, опубл. 04.06.2020).

Недостатком известного устройства также является ограниченность функциональных возможностей.

Задача, решаемая изобретением - расширение функциональных возможностей известных технических решений для определения равнодействующей продольной силы, действующей на рабочий орган почвообрабатывающей машины.

Технический результат - определение дополнительно точки приложения равнодействующей продольной силы, действующей на рабочий орган почвообрабатывающей машины.

Достижение указанного технического результата обеспечивает заявляемый способ определения точки приложения равнодействующей продольной силы, действующей на рабочий орган почвообрабатывающей машины, включающий закрепление на рабочем органе силоизмерительных элементов и определение усилий, включая величину равнодействующей продольных сил, действующих на рабочий орган, посредством тензометрических датчиков, отличающийся тем, что одновременно измеряют величину изгибающего момента от упомянутой равнодействующей относительно фиксированной точки, а мгновенное расстояние от фиксированной точки до точки приложения равнодействующей определяется по зависимости:

где Н - мгновенное расстояние от фиксированной точки до точки приложения равнодействующей продольных сил, м;

М - значение изгибающего момента в фиксированной точке, Н⋅м;

P - значение равнодействующей продольных сил, действующих на рабочий орган почвообрабатывающей машины, Н.

Заявленный способ реализуется устройством для определения точки приложения равнодействующей продольных сил, действующих на рабочий орган почвообрабатывающей машины, содержащее датчик значения равнодействующей продольных сил, действующих на рабочий орган, отличающийся тем, что оно снабжено датчиком изгибающего момента упомянутой равнодействующей относительно фиксированной точки, связанным с устройством для вычисления, второй вход которого соединен с датчиком значения равнодействующей, а мгновенное значение расстояние от упомянутой фиксированной точки до точки приложения равнодействующей определяют устройством для вычисления по математической зависимости, приведенной в п. 1.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 схематично изображен общий вид заявленного устройства.

Устройство содержащее раму 1 с датчиком 2 значения равнодействующей продольных сил, действующих на рабочий орган 3, перемещаемый присоединенным трактором (на чертеже не показан). Устройство снабжено датчиком 4, например, тензометрического типа, измеряющим изгибающий момент от упомянутой равнодействующей относительно фиксированной точки. Датчики 2 и 4 связаны со входами устройства для вычисления (на чертеже не показано).

Заявленный способ реализуют следующим образом.

На рабочем органе 3 предварительно закрепляют силоизмерительные элементы 2 для определения величины равнодействующей продольных сил, действующих на рабочий орган 3, и 4. Выходы силоизмерительных элементов 2 и 4 подключают ко входам вычислительного устройства. В процессе перемещения рабочего органа 3 на него действуют усилия со стороны почвы, при этом одновременно измеряют равнодействующую P горизонтальных усилий и величину изгибающего момента M от упомянутой равнодействующей относительно фиксированной точки. Мгновенное расстояние H от фиксированной точки до точки приложения равнодействующей определяется вычислительным устройством по математической зависимости, приведенной в формуле изобретения.

За счет одновременного измерения равнодействующей продольных усилий, действующих на рабочий орган почвообрабатывающего агрегата, и момента от этой равнодействующей относительно фиксированной точки, и вычисления мгновенного значения положения равнодействующей продольных усилий, согласно приведенной математической зависимости, реализуемого посредством вычислительного устройства, достигается заявленный технический результат.

Группа изобретений относится к области сельскохозяйственного машиностроения, к измерительным средствам для изучения тягового сопротивления и нагруженности рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий. Способ и устройство определения точки приложения равнодействующей продольной силы, действующей на рабочий орган почвообрабатывающей машины, включает закрепление на рабочем органе силоизмерительных элементов и определение величины равнодействующей продольных сил, действующих на рабочий орган, посредством тензодатчиков. Одновременно измеряют величину изгибающего момента от упомянутой равнодействующей относительно фиксированной точки, а мгновенное расстояние от фиксированной точки до точки приложения равнодействующей определяется по зависимости: где H - мгновенное расстояние от фиксированной точки до точки приложения равнодействующей продольных сил, м; M - значение изгибающего момента в фиксированной точке, Н⋅м; P - значение равнодействующей продольных сил, Н. Технический результат - определение точки приложения равнодействующей продольной силы, действующей на рабочий орган почвообрабатывающей машины. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения точки приложения равнодействующей продольной силы, действующей на рабочий орган почвообрабатывающей машины, включающий закрепление на рабочем органе силоизмерительных элементов и определение усилий, включая величину равнодействующей продольных сил, действующих на рабочий орган, посредством тензометрических датчиков, отличающийся тем, что одновременно измеряют величину изгибающего момента от упомянутой равнодействующей относительно фиксированной точки, а мгновенное расстояние от фиксированной точки до точки приложения равнодействующей определяется по зависимости:

где H - мгновенное расстояние от фиксированной точки до точки приложения равнодействующей продольных сил, м;

М - значение изгибающего момента в фиксированной точке, Н⋅м;

P - значение равнодействующей продольных сил, действующих на рабочий орган почвообрабатывающей машины, Н.

2. Устройство для определения точки приложения равнодействующей продольных сил, действующих на рабочий орган почвообрабатывающей машины, содержащее датчик значения равнодействующей продольных сил, действующих на рабочий орган, отличающийся тем, что оно снабжено датчиком изгибающего момента упомянутой равнодействующей относительно фиксированной точки, связанным с устройством для вычисления, второй вход которого соединен с датчиком значения равнодействующей, а мгновенное значение расстояния от упомянутой фиксированной точки до точки приложения равнодействующей определяют устройством для вычисления по математической зависимости, приведенной в п. 1.