Устройство для измерения массы нетто груза Советский патент 1993 года по МПК G01G7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении груза в различных областях народного хозяйства.

Известен электромеханический тензометр, содержащий корпус, две опорные ножки, установленные в нем, два чувствительных элемента, закрепленных в корпусе одним концом так, что их оси вращения расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, измерительную ножку, узел крепления измерительной ножки к корпусу, включающий элемент, связывающий их через ножевые опоры.

Элемент выполнен в виде траверсы,, а узел крепления снабжен двумя нитями, параллельными одна другой и траверсе.

Недостатком известного тензометра является то, что он предназначен для деформации твердого тела и не может быть использован для измерения массы груза.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является электротензометрическое весоизмерительное устройство, содержащее грузоподъемник с кронштейнами, установленными на опоре, закрепленные на основании, причем между первой опорой и основанием через плиту (силовводящий элемент) установлен силоизмерительный датчик.

Кроме того, устройство содержит струны, прикрепленные к кронштейнам, фиксирующие положение плиты по отношению к основанию в горизонтальной плоскости, фальшопоры, устанавливаемые при необходимости под грузоприемником. измерительный прибор, на который поступают выходные сигналы от сйлоизмерительного датчика и преобразуются в показатели веса,

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет измерять массу нетто груза отдельно, а измеряет ее вместе с балластной массой груза, брутто.

Цель изобретения - повышение эффективности устройства за счет обеспечения возможности измерения массы нетто, меньшей балластной массы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее грузоприемник с кронштейнами, установленными на опоре, закрепленные на основании, причем между первой опорой и основанием через силовводящий элемент установлен силоизмерительный датчик, введены втулки с внутренней резьбой, П-образная стойка с отверстием в горизонтальной перемычке, пружина, гильза с фланцем на открытом конце и отверстием в ее дне, причем гильза установлена в отверстии П-образной стой0

5

0

5

ки, которая размещена над силоизмери- тельным датчиком, а его силовводящий элемент выполнен в виде стержня, который пропущен через отверстие в дне гильзы и скреплен с подпятником первой опоры, выполненным в виде поршня, который размещен в гильзе на пружине, при этом призма каждой опоры выполнена в виде винта и установлена во втулке, которая закреплена на соответствующем кронштейне, а силоизмерительный датчик установлен с возможностью фиксированного перемещения.

Примеры реализации предлагаемого устройства приведены на прилагаемых чертежах.

На фиг.1 изображено устройство, измеряющее массу нетто; на фиг.2 - фальшопо- ра; на фиг.З изображен грузоприемник, с одной стороны которого подсоединено устройство, измеряющее массу нетто, а с другой - фальшопора.

На фиг.4,5, 6, 7 и 8 приведены варианты возможного расположения силоизмери- тёльных датчиков и фалыиопор относительно измеряемой массы, а также геометрическое распределение усилий по опорам на устройство для измерения массы нетто груза: . .. -..

для фиг.4 при а 120° и 3-х опорах п

0 1

1 0.33;

для фиг.5 при а 180° и 3-х опорах п

5 для фиг.6 при а 180° и 4-х опорах п ,25; ,

для фиг.7 при а 120° и 3-х опорах п ,33; для фиг.8 при а 180° и 4-х опорах п т-г-

4

0.25;

п - коэффициент геометрического регулирования нагрузки на опоры;

а угол, определяющий распределение усилий в зависимости от расположения опор.

На фиг.9 изображена диаграмма деформации упругого устройства под действием массы нетто и балластного груза, где Р - усилие, воспринимаемое пружиной силовводящего элемента от массы балластного груза, кг;

С - величина сокращения пружины силовводящего элемента под действием массы балластного груза, см;

I - величина сокращения высоты упругого элемента сйлоизмерительного датчика под воздействием массы нетто груза, см.

На фиг. 10 изображен упругий элемент тензометрического датчика, где L- общая высота упругого элемента, см; Li, La, La - высота соответствующего сечения упругого элемента, см;

Fi, Fa, РЗ площадь соответствующего участка упругого элемента, см .

Устройство для измерения массы нетто груза содержит грузоприемник 1 (фиг.1,2, 3) с кронштейнами 2, установленными на опо- ре 3, закрепленные на основании 4.

Призма 5 каждой опоры 3 выполнена в виде винта 6 и установлена во втулке 7 с внутренней резьбой, которая закреплена на соответствующем кронштейне 2.

С помощью винта б осуществляется регулировка расстояния Н (фиг, 1) для установки грузоприемника 1 в горизонтальное положение.

Силоизмерительный датчик 8 установ- лен на опорном фланце 9 между первой опорой 3 и основанием 4 через силовводя- щий элемент 10 с возможностью осевого фиксированного перемещения,

Опорный фланец фиксируется винтом 11.

Втулка 7 зафиксирована гайкой 12.

Силовводящий элемент 10 выполнен в виде стержня и предназначен для компенсации балластной массы груза и для переда- чй усилия от массы нетто груза на Силоизмерительный датчик 8.

Подпятник 13 первой опоры 3 выполнен в виде поршня, который размещен в гильзе 14 на пружине 15.

Силовводящий элемент 10 пропущен через отверстие 16 в дне гильзы 14 и скреплен с подпятником 13 первой опоры 3.

Над силоизмерительным датчиком 8 размещена П-образная стойка 17 с отвер- стием 18 в горизонтальной перемычке 19.

Гильза 14 установлена в отверстии 18 П-образной стойки 17 и имеет фланец 20 на открытом конце для опирания на П-образ- ную стойку 17.

С одной стороны грузоприемник 1 опирается на опору 3 и через Силовводящий элемент 10 - на Силоизмерительный датчик 8, установленный на опорном фланце 9.

С другой стороны (фиг,3) грузоприемник 1 опирается на фальшопору 21 (фиг.2)и поддерживающую стойку 22, установленную на основании 4,

Фальшопора 2.1 предназначена для распределения усилий от массы груза.

Количество фальшопор зависит от форму груза или грузоприемника.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения ма ссы нетто груза производят компенсацию балластной массы груза, для чего устанавливают грузоприемник 1 в горизонтальное положение. Для этого винтом 6 регулируется расстояние Н на каждой опоре (см. фиг.1, 2) до установления одинакового расстояния на каждой опоре, после чего это положение винта 6 фиксируется гайкой 12.

Поднимают или опускают фланец 9 с размещенным на нем датчиком 8 путем вращения фланца 9 в одну или в другую сторону до тех пор, пока показания измерительного прибора датчика 8 установятся на нулевом значении, после чего установившееся положение фланца 9 фиксируется винтом 11.

После выполнения регулировки и установки измерительного прибора на нуль устройство готово к работе.

Затем производят заполнение грузоприемника 1 измеряемой массой и по показаниям датчика 8 судят о массе нетто груза.

Например, при получении среднеугле- родистого феррохрома методом смешивания жидких расплав производят технологическую операцию по заливке жидкого силикохрома в ковш, содержащий руд- ноизвестковый расплав.

Операция заливки должна осуществляться с жесткими требованиями как по весовому количеству заливаемого силикохрома, так и по количеству заливки в единицу времени.

Такие требования связаны, с одной стороны, с технологией восстановления феррохрома, ас другой - с ликвидацией выбросов расплава в процессе заливки.

Исходные данные.

Собственная масса ковша объемом 20 м с рудноизвестковым расплавом - 58000 кг; масса рудноизвесткового расплава с твердыми добавками - 24000 кг; масса футерованной платформы весового устройства - 20000 кг.

Итого, масса балластного груза составляет:

58000 + 24000 + 20000 102000 кг.

Количество заливаемой массы силикохрома нетто составляет 5200 ± 60 кг.

В данном случае взвешиванию подлежит только масса силикохрома 5200 кг, а остальная масса 102000 кг является балластной и не должна участвовать в данном процессе взвешивания,

Определяем точность взвешивания массы нетто силмкохрома (5200 кг) с использованием устройства, измеряющего массу нетто, (фиг.1) по формуле:

п :--Ч-q К, кг,(1)

где jUn - точность взвешивания;

Р - усилие, воспринимаемое пружиной силовводящего элемента (при , п 0,5,фиг.5, Р - 102000 0,5 51000кг);

С - величина сокращения высоты пружины под действием силы Р (фиг,9), которая зависит от характеристики пружины и принимается равной С - 16,8158 см;

К - точность взвешивания тензометри- ческого датчика от наибольшего предела взвешивания (нетто) ± 1%. (Для данного примера наиболее подходящим является датчик типа 1ЭДВУ5-2 08.012-0,5);

- величина сокращения высоты сило- измерительного элемента тензометриче- ского датчика под воздействием массы нетто груза, определяемая по формуле:

; ,-Mixt.o,,

где q - масса нетто груза, кг;

L - высота силоизмёрительного элемента тензодатчика (фиг. 10).

В данном случае: L L1+L2+L3, где L - 1,3 см, L2 4,7 см. La 1.8 см,

F - площадь поперечного сечения сило- измерительного элемента тензодатчика,

см2 (фиг. 10). В данном случае: F F1 + F2 + F

где Fi 10.17 см2, F2 3,25 см2; F3 24.46 см2.

Е - модуль упругости силоизмёрительного элемента тензодатчика, кгс/см2 (для закаленной стали Е 2,1 10 кгс/см2);

п - коэффициент геометрического распределения нагрузки на опоры (при расположении опор под углом а- 180°, п 0,5, фиг.5).

Ввиду того, что поперечное сечение си- лоизмерительного элемента имеет переменное сечение, то общая величина сокращения высоты силоизмёрительного элемента тензодатчика I определяется из суммы величин сокращений в каждом сечении (см, фиг.10)..

j

п х q х Li , п х q x La ,. п x q x La

E... i r- fZ i Irft fl x FIЕ х F2 Е х РЗ

I 0.5 x 5200 x 1.3 + 0.5x5200x4.7 +

2,1 lO 10,17 2,1 .25 0,5x5200x1.8 0.002039 CM.

2,1 ICrS 24,46

Подставив полученные значения в формулу (1), получили численное значение точности взвешивания массы нетто груза, в данном случае силикохрома (5200 кг)

5JT Of|2039+ 52-00x0.0110,0100 58,186 кг.

Ниже приведена сопоставительная таблица взвешивания по заявляемому устройству и устройству-прототипу.

Анализ таблицы показал, что по прото- . типу (брутто 107200 кг, полученное из суммирования балластной массы 102000 кг и массы нетто 5200 кг) точность взвешивания составляет 1072 кг или 1%. Если же точность взвешивания 1072 кг отнести к интерёсуе- мой массе нетто 5200 кг, то это составит 20,6%;

по предлагаемому устройству балластная масса 102000 кг скомпенсирована упругим элементом, поэтому во внимание принимается масса нетто 5200 кг, от которой точность взвешивания составляет 58,18 кг или 1,11%.

Следовательно, точность взвешивания массы нетто 5200 кг по прототипу не отвеча- ет условиям поставленной задачи ± 60 кг, так как превышает ее в 18,55 раза.

Точность взвешивания по предлагаемому устройству ±58,18 кг соответствует требованиям задачи.

Таким образом, предлагаемое устройство с уравновешиванием балластной массы по сравнению с прототипом позволяет повысить точность взвешивания.

30

Формула изобретения

Устройство для измерения массы нетто груза, содержащее грузоприемник с кронштейнами, установленными на опоре, закрепленные на основании, причем между первой

опорой и основанием через силовводящий

элемент установлен силоизмерительный

датчик, отличающееся тем, что, с целью

повышения эффективности за счет обеспечения возможности измерителя массы нетто, меньшей балластной массы, в него введены втулки с внутренней резьбой, П-об- разная стойка с отверстием в горизонтальной перемычке, пружина, гильза с фланцем

на открытом конце и отверстием в ее дне, причем гильза установлена в отверстии П- образной стойки, которая размещена над силоизмерительным датчиком, а его силовводящий элемент выполнен в виде стержня,

который пропущен через отверстие в дне гильзы и скреплен с подпятником первой опоры, выполненным в виде поршня, который размещен в гильзе на пружине, при этом призма каждой опоры выполнена в виде винта и установлена во втулке, которая закреплена на соответствующем кронштейне, а силоизмерительный датчик установлен с возможностью осевого фиксированного перемещения.

Сущность изобретения: грузоприем- ник установлен на основании 4 с помощью кронштейнов 2. В отверстии кронштейна 2 установлена втулка 7 с внутренней резьбой, в которой размещена призма б в виде винта. Опора призмы 6 выполнена в виде поршня 3. Поршень 3 установлен на пружине 15 в гильзе 20 и скреплен с силовыводящим стержнем 10, который пропущен через отверстие в дне гильзы 20. Гильза 20 установлена в отверстии П-образной стойки 19 над силоизмеритёльным датчиком, установленным с возможностью осевого фиксированного перемещения. До начала измерения массы нетто компенсируют балластную массу груза путем выравнивания расстояния от кронштейна 2 до П-образной стойки 19 и последующей установки показания силоиз- мерительного датчика 8 на нуль. 10 ил.