ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И ЗАПИСИ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА Советский патент 1941 года по МПК D01L3/13 

Приборы для учета работы трактора обычно соединены с динамометром и дают показания в тонно-километрах с одновременным показанием величины общего и рабочего пути, пройденного агрегатом. В таких приборах предлагалось уже применять две логарифмические шкалы у динамометра, позволяющие отсчитывать величины расходуемой мощности по показаниям на этих шкалах. При этом одна из стрелок указывает величину тягового усилия, даваемого динамометром, а другая величину скорости, определяемую спидометром. Согласно изобретению, прибор подобного рода для дополнительной дачи показаний еще и общего расхода топлива Q кг/час и удельного q кг/час на 1 л. с. соединен с дроссельной заслонкой Двигателя трактора гибкой тягой, присоединенной к барабану прибора и связанной с поворотной шкалой и со стрелкой, дающей показания тяговой мощности N трактора и теоретической скорости агрегата.

На фиг. 1 изображен схематический вид прибора спереди; на фиг. 2 - вертикальный продольный разрез прибора; на фиг. 3 - проекция отдельной детали прибора.

Прибор дает показания величины тягового усилия Р, развиваемого трактором, его поступательной теоретической скорости , его мощности N, суммарного общего расхода Q горючего в кг/час, удельного расхода q горючего в кг/час на 1 л. с, суммарного количества работы за смену и за сезон в ткм, величины суммарного пройденного агрегатом пути и рабочего пути (с прицепом), выраженного в километрах (так как отсчет пути производится но числу оборотов валика коробки передач, то величина отсчета пути, пройденного агрегатом, будет величиной теоретической). При этом путь с незагруженным прицепом учитывается как разница между путем общим и рабочим.

Для получения комплекса всех этих величин прибор исполняет функции следующих приборов: динамометра, работомера, счетчиков рабочего пути за смену и за сезон, счетчиков общего пути за смену и за сезон, счетчиков работы в ткм за смену и за сезон и измерителей общего расхода горючего в кг/час, и удельного расхода горючего в кг/час на 1 л. с.

Соединение ряда приборов, регистрирующих отдельные величины, в один дает в результате простой, органически связанный механизм, состоящий из сравнительно небольшого числа деталей. Так, например, энергометр для определения мощности N, являющийся обычно сложным механизмом, в данном случае не требует ни одной дополнительной детали, и величина мощности N получается в результате автоматического совмещения шкалы тягового усилия Р и стрелки, показывающей теоретическую скорость . Показатели расходов Q и q (общего и удельного расхода топлива) получаются благодаря простому механизму и совмещению шкалы мощности N и стрелки скорости . Применяемая в приборе логарифмическая шкала, являясь неравномерной для номинальных показателей, дает переменную цену делений, но разномерную точность отсчета в процентном отношении к номинальным показаниям, что имеет в данном случае положительное значение.

Входящий в состав прибора динамометр состоит из пружины 1, опорных деталей 3, между которыми заключена пружина, прицепных скоб 7 и ряда тросов 2, соединяющих скобы 7 с деталями 3.

Так как тяговое усилие Р через тросы направлено под углом друг к другу, то на пружину действует лишь небольшая составляющая от усилия Р.

При соответствующем подборе длины звеньев отношение этой составляющей к усилию Р может стать равным 1: 2,5 при

Р = 100 кг и при Р = 6000 кг.

Благодаря этому для тягового усилия в 6000 кг требуется пружина 1 динамометра, рассчитанная на сжатие в 600 кг; это дает простую и надежную конструкцию динамометра, вес которого (например, для трактора ЧТЗ) не превышает 8 кг.

При этой схеме динамометра, благодаря применению тросов 2, вредные сопротивления получаются весьма малыми, а также уменьшается влияние сил инерции динамометра на его показания.

Динамометр действует следующим образом.

Когда скобы 7 растягиваются, опорные детали 3 сближаются, сжимая пружину 1. Сжатие пружины 1 передается регистрирующему прибору через стальную струну 5, заключенную в металлическую гибкую оплетку 6 (плотно навитая стальная лента). Это достигается тем, что оплетка опирается на стойку 4, жестко соединенную с нижней опорной деталью 3, тогда как тяговая струна 5 соединена с верхней опорной деталью 3 через прорез в стойке 4.

Перемещение тяговой струны 5 относительно оплетки 6, равное величине деформации пружины 1, передается на барабан 8. При этом полной деформации пружины соответствует поворот барабана против часовой стрелки на угол в 180°.

На оси 9, вращающейся на шариковых подшипниках, закреплен барабан 8. На той же оси 9 закреплен эксцентрик 10, у которого радиусы кривизны ρ рабочей кромки пропорциональны логарифмам значения тягового усилия Р, т.е. , где m - постоянный коэффициент, представляющий собой величину начального радиуса эксцентрика 10.

Эксцентрик 10, вращаясь с осью 9 пропорционально деформации пружины, перемещает ползунок 11 вдоль направляющей 12. При этом перемещения ползунка 11 пропорциональны логарифмам значений Р.

Ползунок стальной лентой 13 связан со шкивом 14, благодаря чему линейные перемещения ползунка 11 преобразуются в поворотные перемещения шкива 14 в логарифмической пропорции.

Ползунок 11 всегда прижат к рабочей кромке эксцентрика 10 усилием пружины, помещенной внутри шкива 14. На шкиве 14 закреплена шкала 15, вращающаяся вместе со шкивом 14 против часовой стрелки в логарифмической пропорции.

На шкале 15 по всей окружности нанесены деления, соответствующие значениям логарифмов чисел от 100 до 1000 и от 1000 до 10000, что соответствует величине тягового усилия Р в кг.

Пружина динамометра 1 имеет предварительную затяжку, равную 100 кг, и начало отсчета, равное 100 кг, находится против указателя усилия Р на коробке прибора. Увеличение тягового усилий Р и соответствующая ему деформация пружины 1 вызывает поворот шкалы, на которой значения Р отсчитываются против указательной стрелки.

Вторым механизмом, входящим в общий комплекс аппарата, является тахометр, показывающий мгновенные значения теоретической скорости и построенный по принципу спидометра. Он состоит из постоянного магнита 16, вращающегося в алюминиевом барабане 17. Магниту 16 вращение передается через гибкий вал 33 от вторичного вала И коробки скоростей трактора. Передача 19, 20, 16а, 16b от этого вала к магниту 16 рассчитана так, что 1 м/сек теоретической скорости v трактора соответствует 550 об/мин. магнита 16.

При вращении магнита 16 алюминиевый барабан 17 под влиянием появляющихся токов Фуко стремится вращаться синхронно с магнитом. Однако благодаря противодействующему моменту пружины он поворачивается только на определенный угол, пропорциональный числу оборотов магнита 16. В результате расчета тахометра и его тарирования устанавливается зависимость между числом оборотов второго вала II трактора n и углом поворота α алюминиевого барабана 17, т.е. где к - коэффициент пропорциональности.

Барабан 17 связан со стрелкой указателя скорости 21 через эксцентрик 18, очерченный по логарифмической кривой, благодаря чему угловые смещения стрелки 21 пропорциональны логарифму числа оборотов вала II коробки скоростей трактора, или, что то же, пропорциональны логарифму теоретической поступательной скорости:

где β - угол поворота стрелки 21;

α - угол поворота барабана 17.

Связь между алюминиевым барабаном 17 и стрелкой 21 осуществляется через эксцентрик 18, сидящий на одной оси с барабаном и жестко соединенный с последним. К ободу эксцентрика прижимается ролик 18b, ось которого укреплена в ползуне 18а, соединенном стальной лентой с барабаном 29.

Барабан 29 своим пальцем, рас положенным на внутренней поверхности втулки, входит свободно в долевую канавку трубчатой оси 27. В ту же канавку свободно входит своим пальцем и стрелка 21.

Для ввода пальцев в долевую канавку трубка 25 имеет прорези 25а, расположенные по окружности трубки и охватывающие угол в 270°. В результате движение ползунка 18а по своей направляющей 18d вследствие поворота алюминиевого барабана 17 спидометра вызывает поворот барабана 29 и одновременно с ним и стрелки 21.

Показания стрелки 21, соответствующие величине теоретической скорости, отсчитываются по неподвижной шкале скорости 22, на которой нанесены деления значений скорости (в м/сек) в логарифмическом порядке от 0,1 до 2 м/сек. Начало шкалы теоретической скорости совпадает с точкой начала отсчета значений Р.

Поэтому против показаний стрелки 21 на шкале 22, где отсчитывается величина теоретической скорости тот же конец стрелки на шкале для Р покажет произведение величин скоростии тягового усилия Р:

На шкале Р, концентрично с градуировкой значения Р, помещены деления, сделанные в таком порядке, что против значений Р помещены величины или

На этой шкале стрелка 21 покажет величину , против которой поставлено значение N. Таким образом, показания мгновенных величин мощности N получаются в результате применения логарифмической шкалы и умножения величин -на

Механизм для определения мгновенных значений расхода топлива Q (в кг/час) и удельного расхода q топлива (в кг/час на 1 л. с.) устроен следующим образом.

Тарированием устанавливается зависимость между расходом топлива и положением рейки насосов для дизельных тракторов или между расходом топлива и открытием дроссельной заслонки при определенной регулировке карбюратора для карбюраторных тракторов.

Линейные перемещения рейки насосов или угловые перемещения дроссельной заслонки трактора преобразуются во вращательное движение через струну 23, заключенную в медную трубку 23а, и механизм, состоящий из барабана 24, который натяжением струны 23 поворачивается на трубчатой неподвижной оси 25 к втулке 26 на 360°. На барабане 24 имеется прорезь, очерченная по логарифмической кривой. В этой прорези проходит стерженек вилки 26а. Когда барабан 24 поворачивается по часовой стрелке, то стерженек вилки 26а линейно перемещается вдоль прорези неподвижной трубки 25, причем перемещение его пропорционально логарифму значений открытия дроссельной заслонки для рейки насосов, а также пропорционально логарифму значений расхода топлива.

Вилка 26а соединена с трубкой 27, помещенной внутри трубчатой оси 25. Трубка 27 имеет один продольный и один спиральный паз и может скользить вдоль оси 28 и вращаться на ней.

Кинематическая связь стрелки 21 и шкалы 30, показывающей расход топлива, осуществляется через внутреннюю трубку 27, имеющую, как указано было выше, две прорези: продольную, в которую входят штифты стрелки 21 и барабана 29, и спиральную, в которую входит штифт шкалы 30. Если вращается только барабанчик 29, то стрелка 21 и шкала 30 вращаются одновременно с одинаковой угловой скоростью, так как трубка 27 совершает при этом только вращательное движение.

Если же вращается барабан 24, а барабан 29 находится в покое, то трубка 27 перемещается вдоль своей оси. При этом стрелка 21 находится в покое, а шкала 30 вращается относительно стрелки 21, так как штифт шкалы 30 скользит в спиральной прорези трубки 27; поворот шкалы 30 будет пропорционален углу наклона этой прорези. Если вращаются одновременно оба барабана 24 и 29 (смещается дроссельная заслонка и работает спидометр 17), то трубка 27 будет иметь одновременно два движения: вращательное и поступательное вдоль оси 28. При этом от вращательного движения трубки 27 стрелки 21 и шкала 30 будут вращаться одинаково, а от продольного движения шкала получит еще вращение относительно стрелки 21. Спиральные пружины 29а и 24а удерживают барабаны 29 и 34 a нулевых положениях, т.е. соответствующих неработающему двигателю трактора. При продольном перемещении трубки 27, когда вращается только барабан 24, силы трения и момент инерции шкалы 30 создают момент, вращающий трубку 27, тогда как она должна перемещаться только продольно. Чтобы удержать трубку 27 от вращения, противодействующий момент пружины 29а выбирается большим, чем момент, вращающий трубку 27.

Значение общего часового расхода топлива Q (в л или кг) отсчитывается по подвижной шкале 30 против стрелки 21.

Мгновенные значения расхода топлива q (в л/час на 1 л. с.) указываются на той же шкале 30 стрелкой 30а, укрепленной на шкале значений N в начале отсчета, т.е. в данном случае получается автоматическое решение задачи:

Задачей следующего механизма, входящего в общий комплекс прибора, является отсчет величины, пропорциональной работе, затраченной агрегатом за данный промежуток времени:

т.е. суммы произведений тяговых усилий на путь.

Решение этой задачи осуществляется двумя фрикционно соединенными дисками, один из которых 31 вращается с угловой скоростью, пропорциональной скорости вращения вторичного вала II коробки скоростей, т.е. пропорциональной теоретическому пути трактора, а второй диск 32, находясь с диском 31 в постоянном фрикционном соединении, может скользить рабочей кромкой вдоль радиуса последнего пропорционально значениям тягового усилия на крюке для данного момента. Благодаря этому, угловая скорость ω (или число оборотов n) диска 32 будет пропорциональна произведению величины тягового усилия Р на бесконечно малый отрезок пути трактора.

Передача от вторичного вала II коробки скоростей к диску 31 осуществляется через гибкий вал 33 и две червячные пары 33а и 33b с общим передаточным числом . Эта передача получена из расчета, что диск 31 должен делать один оборот на 10 м теоретического пути.

Для возможности применения передачи к другим тракторам в передачу вводится сменная пара шестерен 19 и 20 с соответствующими передаточными числами. Эта же пара шестерен 19 и 20 служит для вращения магнитной системы 16 от гибкого вала 23 через коническую передачу 16а и 16b.

Перемещение диска 32 вдоль радиуса диска 31 осуществляется следующим образом.

На оси 9 насажены два эксцентрика 34, которые рабочими гранями опираются на ролики 35; последние через шариковый подшипник связаны со втулкой диска 32. Пружины 36 прижимают ролики 35 к эксцентрикам 34. При повороте оси 9 эксцентрики отжимают ролики 35, и диск 32 скользит вдоль оси 32а, по шпоночной канавке которой проходит штифт диска 32.

При повороте оси 9 от 0 до 180° эксцентрики 34 отжимают диск 32 от центра диска 31 по его радиусу на величину, равную полной усадке пружины динамометра. При этом углы поворота оси 9 и эксцентриков 34 пропорциональны усадке пружины 1 динамометра, а соответствующие им радиусы кривизны эксцентриков 34 пропорциональны действительным значениям тягового усилия Р динамометра (устанавливается тарированием).

Поэтому изменение тягового усилия Р, вызывающее деформацию пружины динамометра будет вызывать через упомянутую выше тяговую струну 5 и ось 9 перемещение диска 32 вдоль радиуса диска 31, пропорциональное тяговому усилию.

С осью 32а соединен червячной передачей 39а счетчик работы. Передача 39а к счетчику рассчитана на условия пропорциональности цены деления первого барабана счетчика 10 тм работы.

Счетчик состоит из трех секций барабанов. В первой секции 38 отсчитывается работа (в кгм) за сезон, а на второй секции 39 за смену. В этой секции в конце смены, после полуавтоматической отпечатки трактористом показаний счетчика на карточке, производится установка счетчика на нуль.

Отсчет общего теоретического пути трактора производится счетчиком 40. Последний получает вращение от диска 31 через коническую передачу 40а и червячную 40b и отсчитывает полный теоретический путь, пройденный агрегатом за время работы.

Счетчик 40 через приспособление 42 соединяется со счетчиком 41 для отсчета рабочего времени. Счетчик 41 включается только тогда, когда тяговое усилие Р достигает определенной величины, которая в данном случае принята равной 300 кг, т.е. величине максимального сопротивления прицепных орудий перекатыванию на холостом ходу. Механизация автоматического включения и выключения счетчика рабочего пути 41 осуществляется приспособлением, состоящим из рычага 42, вращающегося на осей 43. Рычаг 42 пружиной 44 удерживается в одном из крайних положений, в которые он переводится эксцентриком 34. Другой конец рычага 42 соединен со втулкой 45 с храповым зацеплением. Последняя передвигается вдоль оси счетчика 46 по шпонке и входит в зацепление с шестерней 47, свободно вращающейся на оси 46 счетчика и находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 40 счетчика общего пути 40.

Каждый счетчик 41 и 40 состоит из двух секций, на одной из которых отсчитывается суммарный путь агрегата за сезон, а на другой - путь за смену. Во второй секции после снятия показаний счетчика последний устанавливается на нуль.

Суммарные показания работы агрегата (в кгм) за сезон и за смену, а также показания пути (в км) за се. зон и за смену получаются при помощи следующего механизма.

В направляющих пазах рамы 48 счетчика может двигаться рамка 49 на двух четырехзвенных механизмах. Под действием пружины 50 при повороте оси 51 рамка 49 падает на поверхность счетчиков. При этом планки 52 рамки, вдоль которых натянуты ленты пишущей машинки, ударяются о рельефные цифры счетчиков. Между цифрами и рамкой вставляется бумага, на которой получается отпечаток шести чисел одновременно: 1) работы в килограммометрах за сезон, 2) то же за смену, 3) числа километров общего пути, пройденного агрегатом за сезон, 4) то же за смену, 5) числа километров рабочего пути за сезон, 6) то же за смену.

1. Прибор для измерения и записи основных показателей работы тракторного агрегата с применением пружинного динамометра и спидометра, дающих показания величины тягового усилия и скорости движения агрегата на логарифмических: шкалах, и стрелки, суммирующей эти показания для отсчета тяговой мощности, отличающийся тем, что, с целью дачи показаний общего расхода топлива (Q кг/час) и удельного расхода топлива (q кг/час на 1 л. с), (прибор соединен с дроссельной заслонкой двигателя помощью гибкой тяги 23, присоединенной к барабану 24 и кинематически связанной с поворотной шкалой 30 прибора и со стрелкой 21, дающей показания тяговой мощности N трактора и скорости движения агрегата.

2. Форма выполнения прибора по п. 1, отличающаяся тем, что указанная связь осуществляется вильчатым стержнем 26а, охватывающим нижним концом кольцевую канавку внутренней трубки 27 и проходящего верхним концом в продольных и спиральных прорезах барабана 24 и неподвижной втулки 25 прибора, причем продольным смещением стержня достигается смещение вдоль оси трубки 27, соединенной со стрелкой 21 и шкалой 30.

3. При приборе применение счетчиков 38-41, дающих показания произведенной работы L, пройденного теоретического пути 5 и рабочего времени и соединенных со ответствующей передачей с коробкой передач трактора и динамометром.