Устройство для взвешивания движущихся объектов Советский патент 1988 года по МПК G01G19/04 

оо ю

со сд

10

20

30

Изобретение относится к В( соиг 1ме- рительной технике и может быть использовано для поосного взвешивания железнодорожных вагонов, автомобилей, а также штучр ых грузов, движущихся по одному или нескольким продольным несущим элементам типа рельса или балки.

Цель изобретения - повшчение точности и уменьшение трудоемкости монтажа и ремонта.

На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг,3 - схема соеди-15 нени11 тензодатчиков„

Устройство содержит восемь тензо- датчиков 1-8, выполненных в виде тонкостенных втулок, запрессованньос своей средней частью в вертикальную стенку продольного несущего элемента 9, например рельса, с измерительным пролетом L,

На внешних цилиндрических поверхностях втулок с обеих сторон вертикальной стенки навита тензопроволока 10,Каждый измерительньй узел, образованный четырьмя тензодатчиками (1-4 и 5-8), закрыт с обеих сторон герметичными кожухами 11.

Тензодатчики 1-8 образуют четьфе пары 1-2, 3-4, 5-6, 7-8), причем тензодатчики, образующие каждую пару, рязнесены между собой в продольном направлении на некоторое расстояние а. Все пары расположены симметрично, относительно середины пролета, Участок длиной 1 между внутренними тензодатчиками 4-7 (2-5) является измерительным. Две пары тензодатчиков рас- д положены под нейтральной линией 0-0 несущего элемента на расстоянии Ъ от нее, а две другие - над нейтральной линией на том же расстоянии,

Тензодатчики каждой диагонали пря- . до соответствующего конца моугольника, образованного втулками измерительного узла, использованы в качестве взаимопротивоположных плеч полного электрического моста, напряжение в измерительной диагонали которого является мерой соответствующей поперечной силы, а суммарное напряжение на измерительных диагоналях электрических мостов обоих измерительных узлов - мерой приложенной нагрузки независимо от точки ее приложения и наличия силовых помех (например, смежной оси вагона) вне измерительного пролета.

Одна из возможных схем тензорезисторов левого из узла представлена на фиг. индексы при С1гмволах сопр соответствуют позициям на и Uj - напряже1тия питания сигнал соответственно.

Устройство работает сл разом.

Под действием измеряем Р продольный несущий элем 9 в зоне измерительного п гибается. При этом любые м зонтальные отрезки над ней линией уменьшаются в перво жении на величину, пропорц произведению изгибающего м расстояние от нейтральной этого отрезка, а отрезки н личиваются на соответствую ну.

Квадраты,выделенные на ной стенке и расположенные 25 же нейтральной линии, прео в трапеции, а вписанные в ности (отверстия) - в овал воспринимая деформацию отв сущего элемента, деформиру вызывая изменение сопротив той на них тензопроволоки приращения сопротивлений в зорезисторов отрицательны положительны (верхние втул нижние - растянуты).

Поскольку эти приращени (при постоянном расстоянии порциональны изгибающим мо соответствующих сечениях, в каждой паре при постоянн нии а пропорциональна град бающего момента и, следова перечной (перерезьтающей) участке от линии действия

ного участка.

Возможность достижения ного эффекта обуславливает ми метрологическими качест вых тензорезисторов, исклю боту клеевой прослойки на личием достаточной деформа стий под нагрузкой, в резу торой продольный диаметр н лок удлиняется, верхних - етгя, попарным расположени обуславливающим независимо тата измерения от положени на весовом участке и от на

35

50

55

10

20

30

15

д

до соответствующего конца Одна из возможных схем коммутации тензорезисторов левого измерительного узла представлена на фиг.З, причем индексы при С1гмволах сопротивлений R соответствуют позициям на фиг,1} Ь и Uj - напряже1тия питания и выходной сигнал соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Под действием измеряемой нагрузки Р продольный несущий элемент (рельс) 9 в зоне измерительного пролета прогибается. При этом любые малые горизонтальные отрезки над нейтральной линией уменьшаются в первом приближении на величину, пропорциональную произведению изгибающего момента на расстояние от нейтральной линии до этого отрезка, а отрезки над ней увеличиваются на соответствующую величину.

Квадраты,выделенные на вертикальной стенке и расположенные выше и ни- 5 же нейтральной линии, преобразуются в трапеции, а вписанные в них окружности (отверстия) - в овалы. Втулки, воспринимая деформацию отверстий несущего элемента, деформируются сами, вызывая изменение сопротивления навитой на них тензопроволоки, причем приращения сопротивлений верхних тен- зорезисторов отрицательны, нижних - положительны (верхние втулки сжаты, нижние - растянуты).

Поскольку эти приращения по модулю (при постоянном расстоянии Ь) пропорциональны изгибающим моментам в соответствующих сечениях, их разность в каждой паре при постоянном расстоянии а пропорциональна градиенту изгибающего момента и, следовательно, поперечной (перерезьтающей) силе на участке от линии действия нагрузки Р

измерительного участка.

Возможность достижения положительного эффекта обуславливается высокими метрологическими качествами винтовых тензорезисторов, исключающих работу клеевой прослойки на сдвиг, наличием достаточной деформации отверстий под нагрузкой, в результате которой продольный диаметр нижних втулок удлиняется, верхних - укорачива- етгя, попарным расположением втулок, обуславливающим независимость результата измерения от положения нагрузки на весовом участке и от наличия наг5

0

5

рузки за его пределами, а также расположением пар тензорезисторов по обе стороны от нейтральной линии, обеспечивающим объем измерительной информации как с растянутой, так и со сжатой зоны рельса.

Формула изобретения Устройство для взвешивания движущихся объектов, содержащее первую и вторую пары тензодатчиков, расположенных на продольном несущем элементе симметрично его середине и на одинаковом расстоянии от нейтральной оси, отличающееся тем, что, с

целью повышения точности и уменьшения трудоемкости монтажа и ремонта, в него введены третья и четвертая пары тензода чиков, расположенные симметрично соответственно первой и второй парам тензодатчиков относительно нейтральной оси продольного несущего элемента, ттричем каждый из тензодатчиков вьтолнен в виде тонкостенной втулки, запрессованной своей средней частью в отверстие, выполненное в продольном несущем элементе, на внешних частях которой, выступающих за продольный несущий элемент, навита тензопроволока.

Изобретение м.б. использовано для поосного взвегаивани железнодорожных вагонов, автомобилей и штучньк грузов, движущихся по продольньм несущим элементам. Цель изобретения - повышение точности и уменьшение трудоемкости монтажа и ремонта. Под действием нагрузки Р продольный несущий элемент 9 в зоне измерительного пролета прогибается. Квадраты, выделенные на вертикальной стенке и расположенные выше и ниже нейтральной линии, преобразуются в трапеции, а вписаннь;е в них окружности - в овалы. Тензодат- чики 1-8 выполнены в виде втулок, которые, воспринимая деформацию несущего элемента, деформируются сами, вызывая изменение сопротивления навитой на них теизопроволоки. Приращения сопротивления верхних тензорезисторов отрицательны, нижних - положительны. Эти приращения по модулю пропорциональны изгибающим моментам в соответствующих сечениях, их разность в каждой паре при постоянном расстоянии а пропорциональна градиенту изгибающего момента и, след , поперечной силе на участке от линии действия нагрузки Р до соответствующего конца измерительного участка. 3 ил. i (Л

/О 11

i

Фа г. 2

Фиг.д