Вибрационный датчик Советский патент 1984 года по МПК G01M7/00 G07C3/02 

п Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для получения в цифровом виде перви ной информации об использовании по времени мобильных машин, например, тракторов, зерноуборочных комбайнов автомобилей, бульдозеров, экскавато ров и др. Известны вибрационные датчики устройств для цифровой регистрации продолжительности полезной работы механических средств 1 и 2. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является вибрационный датчик, который содержит чувствитедьный к колебаниям элемент в виде консольно закрепленной на корпусе пластинчатой пружины с массой-контактом на конце, и неподвижный контакт L2 J. Использование контактов позволяе обойтись без каких-либо усилителей сигналов. Однако при колебаниях машинтл или механических средств на рабочих режимах упомянутые контакты датчика замыкаются в цепи регистратора |(хронометрического прибора) - идет регистрация времени работы, т.е. колебания выступают в роли включате Кроме того, при установке известных датчиков на другой тип машины, например, на бульдозер, плавность ход которого значительно ниже, чем у ав томобиля, требуется перестройка. Целью изобретения является повыш ние надежности датчика за счет воз можности его использования без пере наладки при работе на различных режимах . Поставленная цель достигается тем, что в вибрационный датчик, содержащий подвижный контакт, установ ленный на пластинчатой пруж11не, закрепленной на корпусе, и неподвижный контакт, введен дополнительный неподвижный контакт, а подвижный контакт выполнен в виде легковесног пустотелого цилиндра с торцовыми стенками,внутри которого с зазором помещен шарик из материала с высоко плотностью, причем неподвижные контакты установлены на изоляторах, закрепленных на корпусе, и расположены на разном расстоянии от нижней торцовой стенки цилиндра. На .чертеже, представлена схема ви рационного датчика, включенного в цепь регистратора. Датчик содержит корпус 1, к кото рому консольно прикреплена пластинчатая пружина 2 с легковесным пустотелым цилиндром 3 на конце подвижный контакт . Внутри цилиндр 3 с зазором помещен шарик 4 из материала с высокой плотностью,например, стальной, а цилиндр сделан из алюминиевого сплава с впрессован ными стальными торцовыми стенками. Напротив нижней торцовой стенки цилиндра 3 расположены на разном расстоянии от нее неподвижные контакты 5 и б, установленные на изоляторах 7 и 8, закрепленных на корпусе 1. Контакты 5 и 6, которые могут быть и разнесены по одному на каждую торцовую стенку цилиндра 3, входят в электрические цепи спроводниками 9 и 11 на корпус 1 к регистрам цифрового хронометрического прибора 12 регистратора с автономным источником стабилизированного питания(не показан. Датчик работает следуюш.им образом. При движении машины, пусть при движении колесного трактора с прицепом {МТЗ-80Л с 2ПТС-6, загружен на 4 т ) по асфальтовому покрытию, колебания кабины воспринимает корпус 1, жестко соединенный с остовом кабины с исключением возможности неопознанного де111онтажа. Колебания корпуса 1 воспринимаются пластинчатой пружиной 2 и цилиндром 3 с шариком 4 внутри. Движение колесного тракта с прицепом по асфальтовому покрытию сопровождается низкочастотными колебаниями узкополосного случайного характера с преобладающей частотой примерно на 3 Гц его остова и с математическим ожиданием вертикальных ускорений 2,5 м/с при скорости 25,1 км/ч. Пусть также собственная частота подвеса на пластинчатой пружине 2 7 Гц. При небольшом уровне ускорений кабины трактора пружина 2, цилиндр 3 и шарик 4 колеблются совместно, последний не отрывается от торца цилиндра 3. Это обеспечивает максимальную чувствительность датчика по уровню ускорений и максимальный «г размах смещений цилиндра 3.. Периодически цилиндр 3 соприкасается с дальним контактом 6, замыкая электрическую цепь из копруса 1, пружины 2, цилиндра 3, проводника 10 и хронометрического прибора 12 с источником питания и системой запуска внутри не показаны , идет учет времени езды трактора с прицепом по асфальтовому покрытию. Помимо учета этого времени произведено опознание условий (режима| эксплуатации по уровню ускорений, опознание езды по асфальтовому покрытию, что важно для контроля маршрута.и подсчета рейсов. Рассмотрим движение упомянутого трактора с прицепом по грунтовой дороге на той же, что и ранее скорости. Вертикальные ускорения кабины трактора по спектру скорее широкополосные с провалом на частоте около 5 Гц, уровень на частоте 7 Ги почти не уступает пику на 3 Гц (общий

уровень по математическому ожиданию 6,5 м/с).Если у нас был бы чувствительный элемент по прототипу или консольно закрепленная пластинчатая пружина с просто массой-контактом на ее свободном конце и для необходимой здесь чувствительности собстенная частота такого подвеса/ как условились ранее 7 Гц, то вероятен резонанс, из-за которого необходимо демпфирование или повышение собственной частоты подвеса, но это недопустимо для простой контактной схемы подключения регистров снижение чувствительности.

При интенсивных колебаниях корпуса 1 из-за инерционности шарик 4 отрывается от торца цилиндра 3 и, ударяясь в торцы этого цилиндра, уменьшает смещения пружины 2 с цилиндром 3 до заданной амплитуды, достаточной для замыкания контакта 5 в электрической цепи второго per гистра прибора 12 с проводником 9 и обшим проводником 11. Происходит опознание и учет времени езды по грунтовой дороге. Для определения времени работы на режиме, которому присущи более сильные вертикальные ускорения, необходимо из показаний второго регистра (с контактом 5 ) вычесть показания первого (с контактом 6). На втором регистре с ближним к цилиндру 3 контактом ведется учет общего времени нахождения машины в низкочастотных колебаниях.

учет общего времени наработки контролируемой машины. Характерное процентное соотношение между показаниями регистров, знание этого соотношения {маска заданной работь затрудняет и делает невозможным фальсификацию, например, путем присоединения к валу отбора мощности трактора дебаланса.

При установке датчика с регистром

0 на другой тип мобильной техники, буть то автомобиль (грузовой или легковой) или бульдозер, не требуется настройки чувствительного элемента. Это упрощает эксплуатацию регист5ратора, повыпается универсальность (всепригодность) его при сохранении способности к дифференцированию (опознанию, различию) режимов.

Применение изобратения позволяет снабдить цифровой вибрационный ре0гистратор времени работы мобильных машин насущным для массового, постоянного хозяйственного контроля и основных производственных фондов, каковыми являются мобильная техни5ка , свойством универсальности применения, а также повысить надежность регистратора, поскольку улучшается режим работы пружины чувствительного элемента. Получаемьтй эффект сохраняет

0 обоснованную и важную способность к дифференцированию режимов и условий работы мобильных машин консольно закрепленной пластинчатой пружиной с собственной частотой в 7 Гц.

ВИБРАЦИОННЫЙ ДАТЧИК, содержащий подвижный контакт, установленный на пластинчатой пружине, закрепленной на корпусе, и неподвижный контакт, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности датчика и расииирения области его применения за счет возможности его использования без переналадки при работе на различных режимах, в него введен дополнительный неподвижный контакт, а подвижный контакт выполнен в виде легковесного пустотелого цилиндра с торцовыми стенками, внутри которого с зазором помещен гиарик из материала с высокой плотностью, причем неподвижные контакты установлены на изоляторах, закрепленных на корпусе, и располложены на разном расстоянии от нижней торцовой стенки с е цилиндра.