Устройство для определения горизонтальных составляющих усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственной машины со стороны почвы Российский патент 2024 года по МПК G01L5/13 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к измерительным средствам для исследования тягового сопротивления 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 в эксплуатации, требуя применения специального тарировочного оборудования, обеспечивающего раздельную калибровку каждого из тензодатчиков сопротивления.

Известна также установка для объемного тензометрирования, 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, устройство имеет, по меньшей мере, шесть измерительных звеньев по числу измеряемых переменных, которые расположены в направлении действия внешних нагрузок (пат. RU 2566398 С1, 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 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 сложность конструкции, а также необходимость определение искомых усилий, действующих на рабочий орган, расчетным путем из системы уравнений для совокупности показаний измерительных звеньев, что обуславливает дополнительную погрешность.

Известно также 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 2769848 C1, G01L 5/16. Опубл. 07.04.2022, Бюл. №10).

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

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является 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 (патент RU 2800401 C1, G01L 5/16 (2006.01), Опубл. 21.07.2023, Бюл. №21).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием совокупности шарнирных звеньев, требующих соосности ряда подшипниковых узлов, отклонение от которой негативно сказывается на точности 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 составляющих 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 рама сельскохозяйственной машины снабжена парой подшипников, во внутренних обоймах которых смонтированы эксцентрики с пальцами, на которых шарнирно закреплена промежуточная рама, а измерительное звено выполнено в виде тензометрической балки с датчиком усилий, соединенной с промежуточной рамой посредством шарнирного поводка, расположенного горизонтально относительно поверхности почвы.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично изображено продольное сечение устройства.

К раме 1 сельскохозяйственной машины, исследуемой в почвенном канале (на чертеже не показаны) с рабочем органом 6, прикреплены наружные обоймы по крайней мере пары шариковых подшипников 2. Во внутренние обоймы подшипников 2 впрессованы валы 3 с эксцентрично, с равными эксцентриситетами, установленными в них пальцами 4. На пальцах 4 шарнирно установлена промежуточная рама 5 с жестко закрепленным на ней рабочем органом 6. Между рамой 1 и промежуточной рамой 5 посредством шарнирного поводка 8 закреплено измерительное звено 7, выполненное в виде тензометрической балки с датчиком усилий 9 (например, в виде наклеенных тензорезисторов). Пальцы 4 эксцентриковых валов 3 расположены в нижней точке окружности на вертикальной оси поперечного сечения подшипников 2, а шарнирные поводки 8 - горизонтально относительно поверхности почвы

При работе устройства на рабочий орган 6, предварительно заглубленный в почву, действуют горизонтальные и вертикальные усилия.

Горизонтальные составляющие усилий, действующие на рабочий орган 6 сельскохозяйственной машины со стороны почвы, передаются через промежуточную раму 5 и горизонтально расположенный шарнирный поводок 8 на измерительное звено 7 и раму 1 сельскохозяйственной машины. При этом, измерительное звено 7 воспринимает только горизонтальные составляющие усилий, воздействующие на рабочий орган 6.

Вертикальные составляющие усилий, действующих на рабочий орган 6 сельскохозяйственной машины со стороны почвы, передаются на раму 1 через промежуточную раму 5, шарнирные пальцы 4 эксцентриковых валов 3 и подшипники 2. Следовательно, тензометрическая балка измерительного звена 7 воспринимают только горизонтальные составляющие усилий, действующих на рабочий орган 6. Остальные составляющие усилий, действующих на рабочий орган 6 со стороны почвы, а также возникающие крутящие моменты, передаются через эксцентриковые валы 3 и подшипники 2 на раму 1 сельскохозяйственной машины, минуя силоизмерительные элементы звена 7.

За счет введения эксцентриковых валов с пальцами 4, кинематически связывающими рабочий орган 6, промежуточную раму 5 и раму 1 сельскохозяйственной машины, а также расположения пальцев 4 эксцентриковых валов 3 в нижней точке окружности (на вертикальной оси поперечного сечения подшипников 2) и горизонтального расположения шарнирного поводка 8, передающего на измерительное звено 7 горизонтальные составляющие усилий, воздействующих на рабочий орган 6 со стороны почвы, обеспечивается достижение заявленного технического результата.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к измерительным средствам для исследования тягового сопротивления рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Устройство включает установленный на транспортном средстве с промежуточной рамой рабочий орган и измерительное звено. Рама сельскохозяйственной машины снабжена парой подшипников, во внутренних обоймах которых смонтированы эксцентрики с пальцами, на которых шарнирно закреплена промежуточная рама. Измерительное звено выполнено в виде тензометрической балки, соединенной с промежуточной рамой посредством шарнирного поводка, расположенного горизонтально относительно поверхности почвы. Пальцы эксцентриков расположены в нижней точке окружности на вертикальной оси поперечного сечения подшипников, а шарнирные поводки - горизонтально относительно поверхности почвы. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении точности при измерении усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственной машины в горизонтальном направлении. 1 ил.

Устройство для определения горизонтальных составляющих 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 рама сельскохозяйственной машины снабжена парой подшипников, во внутренних обоймах которых смонтированы эксцентрики с пальцами, на которых шарнирно закреплена промежуточная рама, а измерительное звено выполнено в виде тензометрической балки с датчиком усилий, соединенной с промежуточной рамой посредством шарнирного поводка, при этом пальцы эксцентриков расположены в нижней точке окружности на вертикальной оси поперечного сечения подшипников, а шарнирные поводки - горизонтально относительно поверхности почвы.