Установка для объемного тензометрирования

Авторы патента:

Мяленко Виктор Иванович (RU)

G01L5/13 - для измерения тяговой или движущей силы транспортных средств

Владельцы патента RU 2566398:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" (RU)

Изобретение относится к области сельскохозяйственного и лесохозяйственного машиностроения, в частности к конструкциям измерительных приборов, и может быть использовано для изучения силовых характеристик рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Установка для объемного тензометрирования включает измерительные звенья, устройства для крепления измерительных звеньев и рабочий орган со стойкой. Вертикально расположенное измерительное звено присоединено к верхней грани стойки с возможностью восприятия деформаций сжатия и растяжения, а все остальные измерительные звенья установлены в горизонтальных плоскостях с возможностью восприятия деформаций сжатия, причем они точечно уперты с разных сторон в грани стойки, обеспечивая неподвижное положение последней. Установка снабжена, по меньшей мере, шестью измерительными звеньями и обеспечивает измерение всех компонент пространственных силовых характеристик рабочего органа. Технический результат - возможность одновременного измерения всех шести компонент объемного нагружения рабочего органа внешними силами сопротивления и возможность применения данного устройства для испытания несимметричных рабочих органов. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Известно устройство для динамометрирования рабочих органов почвообрабатывающих орудий (а.с. СССР №974163, кл. G01L 5/16, опубл. 30.06.92, бюл. №24), 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. Однако практическое использование данного устройства сложно в эксплуатации и не обеспечивает получения достоверных результатов измерения. При использовании известного устройства требуется специальное тарировочное оборудование, обеспечивающее раздельную калибровку тензодатчиков сопротивления, при этом исключая их взаимное влияние. Таким образом, отсутствие в данном устройстве отдельных измерительных звеньев требует специального оборудования для выполнения сложных тарировочных работ и не обеспечивает достоверных результатов измерения.

Известна установка для объемного тензометрирования (заявка №2012118290/28, 03.05.2012, G01L, опубл. 10.11.2013), содержащая измерительные звенья устройства для крепления и рабочий орган со стойкой. В известном устройстве посредством параллельных тяг, тяг-раскосов и шаровых шарниров, по мнению авторов, достигается повышение качества испытания рабочих органов. Вместе с тем применение шаровых шарниров (подвижное соединение двух частей) для соединения тяг, тяг-раскосов и измерительных звеньев изначально допускает перемещение последних и изменения их положения при работе. В связи с этим изменение положений измерительных звеньев относительно начального их положения вносит ошибки в результате измерений и не обеспечивает получение достоверных данных. Более того, ошибки измерения переменны по величине и зависят от величины внешних нагрузок, когда шарниры в большей или меньшей степени поворачиваются и изменяют начальные координаты расположения измерительных звеньев. Кроме этого, на рабочий орган почвообрабатывающего орудия в общем случае со стороны почвы действует пространственная система сил, которая описывается шестью компонентами (проекциями на оси координат P_x, P_y, P_z, М_х, M_y, M_z), а не тремя, как производится в известном устройстве P_x, P_y, P_z, хотя название известного устройства предполагает объемное тензометрирование. Следствием этого недостатка известное устройство не может быть применено для испытания несимметричных рабочих органов, например корпусов плуга или безотвальных рыхлителей.

Предлагаемая установка для объемного тензометрирования избавлена от вышеотмеченных недостатков. Она имеет измерительные звенья, устройства (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. Все 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 предлагаемое устройство имеет, по меньшей мере, шесть измерительных звеньев по числу измеряемых переменных, которые расположены в направлении действия внешних нагрузок. В результате этого предлагаемое устройство обеспечивает регистрации и измерения всех компонент пространственных силовых характеристик, то есть полное объемное тензометрирование.

На рисунках показано на схемах предлагаемое устройство для объемного тензометрирования. На фиг. 1 - диметрическая система координат с направлениями компонент пространственных силовых характеристик, на фиг. 2 - схема устройства в плоскости XOZ, то есть боковая проекция, на фиг. 3 изображена горизонтальная проекция предлагаемого устройства, или вид сверху, на фиг. 4 - диметрическая проекция, и на фиг. 5, и фиг. 6 - варианты несимметричных рабочих органов почвообрабатывающих орудий.

Предлагаемая установка для объемного тензометрирования имеет измерительные звенья 1, 2, 3, 4, 5 и 6, кронштейны 7 для крепления на остове почвообрабатывающего орудия (орудие на рисунке условно не показано) всех измерительных звеньев 1, 2, 3, 4, 5, и 6. Имеется рабочий орган 8 со стойкой 9. Вертикально расположенное измерительное звено 6 присоединено к верхней грани стойки 9 рабочего органа 8. Измерительные звенья 1, 2, 3, 4, и 5 установлены в горизонтальных плоскостях и уперты с разных сторон в соответствующие грани стойки 9, обеспечивая неподвижное соединение всех элементов установки при измерениях.

Работа измерительной установки для объемного тензометрирования заключается в следующем. Измерительные звенья 1, 2, 3, 4, 5 предварительно тарируют (калибруют) на измерение усилий сжатия, а измерительное звено 6 на сжатие и растяжение. В процессе движения рабочего органа 8 со стороны обрабатываемой почвы на него действуют реактивные силы резания, которые через стойку 9 нагружают измерительные звенья 1, 2, 3, 4, 5 и 6. Расположение всех измерительных звеньев выбрано так, чтобы измерительные звенья 1, 2, 3, 4 и 5 воспринимали усилия сжатия, а измерительное звено 6 воспринимало усилие сжатия и растяжения. (В практике работы почвообрабатывающих орудий известно, что вертикальные силы могут быть заглубляющими и, наоборот, выталкивающими в зависимости от состояния почвы и геометрии рабочего органа. Вследствие этого измерительное звено 6 предусматривают для восприятия усилий сжатия и растяжения, то есть выталкивающие или заглубляющие силы.) После проведения практических измерений усилия, регистрируемые измерительными звеньями 1, 2, 3, 4, 5 и 6, используют для дальнейших расчетов. Как правило, измеренные усилия приводят к силовым эквивалентам, например определяют проекции главного вектора P_x, P_y, P_zи проекции главного момента М_х, M_y, M_z. Выбирают интересующие при исследованиях начало координат и используют уравнения статики где:

P_x=ΣP_ix=Р₁-P₂

P_y=ΣP_iy=P₃+P₄-P₅

P_z=ΣP_iz=Р₆

М_х=ΣM_ix=P₆h_x6-P₃h_x3-P₄h_x4+P₅h_x5

M_y=ΣM_iy=P₁h_y1-P₂h_y2+P₆h_y6

M_z=ΣM_iz=P₂h_z2-P₁h_z1+P₃h_z3+P₄h_z4-P₅h_z5

Таким образом, определяют все необходимые параметры объемного тензометрирования. В данных уравнениях приняты обозначения ΣP_ix, ΣP_iy, и ΣP_iz - суммы проекций на соответствующие оси координат ОХ, OY и OZ. ΣM_ix, ΣM_iy и ΣM_iz - суммы моментов вокруг соответствующих осей координат ОХ, OY и OZ. P₁, Р₂, Р₃, P₄, P₅ и Р₆ - усилия в соответствующих измерительных звеньях 1, 2, 3, 4, 5 и 6 (см. фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4). h_x6, h_x5, h_x4, h_y6, h_z5, h_z4, и т.д. - кратчайшие расстояния (плечо) от точек упора измерительных звеньев 1, 2, 3, 4, 5 и от точки соединения измерительного звена со стойкой 9 до соответствующих осей координат, например, h_x5 - расстояние от точки упора измерительного звена 5 до оси ОХ.

Предлагаемое изобретение имеет положительный эффект в части достоверности измерения при объемном динамометрировании рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий и обеспечивает создание более совершенной сельскохозяйственной и лесохозяйственной техники.

1. Установка для объемного тензометрирования, включающая измерительные звенья, устройства (кронштейны) для крепления измерительных звеньев и рабочий орган со стойкой, отличающаяся тем, что вертикально расположенное измерительное звено присоединено к верхней грани стойки с возможностью восприятия деформаций сжатия и растяжения, а все остальные измерительные звенья установлены в горизонтальных плоскостях с возможностью восприятия деформаций сжатия, причем все они точечно уперты с разных сторон в грани стойки, обеспечивая неподвижное положение последней в процессе проведения измерений.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена, по меньшей мере, шестью измерительными звеньями, расположенными в направлениях действия внешнего нагружения, обеспечивая тем самым возможность регистрации всех компонент пространственных силовых характеристик рабочего органа.

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин, в частности к устройствам для измерения силы тяги на крюке транспортной машины. Динамометр для тяговых испытаний машин содержит опорный и прижимной диски с проушинами, цилиндр с размещенной в нем камерой сжатия, заполненной маслом, поршень со штоком, манометр и датчик давления.

Установка для объемного тензометрирования // 2498245

Способ тяговых испытаний транспортных машин при трогании с места под нагрузкой // 2490610

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин, в частности к способу тяговых испытаний транспортных машин (преимущественно трактора) при трогании с места под нагрузкой.

Испытательный стенд // 2482461

Изобретение относится к оборудованию для испытания колесных транспортных средств. .

Способ определения номинальной тяговой мощности транспортной машины // 2438105

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин, в частности к способу определения номинальной тяговой мощности транспортной машины (преимущественно трактора).

Полевая установка для испытаний почвообрабатывающих рабочих органов // 2436270

Изобретение относится к области сельхозмашиностроения, в частности к устройствам для испытаний почвообрабатывающих рабочих органов. .

Способ определения общего технического состояния транспортной машины, её муфты сцепления и двигателя на основе тяговых испытаний в режиме трогания с места // 2430341

Изобретение относится к испытательной технике и техническому диагностированию машин, в частности к способу определения общего технического состояния транспортной машины, ее муфты сцепления и двигателя.

Способ определения эффективной мощности двигателя транспортной машины при её испытании в тяговом режиме трогания с места // 2430340

Изобретение относится к методам испытаний и техническому диагностированию машин, в частности к способу определения номинальной эффективной мощности двигателя транспортной машины (преимущественно трактора).

Способ определения тяговой мощности транспортного средства при его испытании в тяговом режиме трогания с места // 2430339

Изобретение относится к методам испытаний и техническому диагностированию машин, в частности к способу определения номинальной тяговой мощности транспортной машины (преимущественно трактора).

Устройство измерения упора гребного винта // 2411472

Способ калибровки вращающего момента // 2566619

Описан способ проверки правильности определения вращающего момента двигателя, включающий: определение вращающего момента двигателя по количеству топлива, впрыскиваемого в двигатель, причем вращающий момент двигателя получают из таблицы впрыскивания топлива; вычисление первой величины веса транспортного средства по его ускорению и полученному вращающему моменту двигателя; определение вращающего момента вспомогательного тормозного устройства с использованием таблицы вспомогательного тормозного устройства; вычисление второй величины веса транспортного средства по полученному тормозному моменту вспомогательного тормозного устройства и сравнение первой и второй величин веса транспортного средства. Достоинство изобретения заключается в том, что можно определить отклонение действительной величины вращающего момента двигателя от номинальной величины вращающего момента двигателя транспортного средства без необходимости измерения вращающего момента двигателя с помощью отдельного датчика вращающего момента. 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и устройство для тяговых испытаний транспортных машин при трогании с места под нагрузкой // 2569159

Группа изобретений относится к испытанию и техническому диагностированию транспортных машин, в частности к способу и устройству испытания машин, преимущественно трактора, при трогании с места под нагрузкой. Машину присоединяют к тяговым устройствам с возможностью измерения силы тяги и касательных сил, приложенных к ободам ведущих колес, при этом применяют по крайней мере три динамометра, один из которых располагают по горизонтальной линии следа центра тяжести трактора. Устройство имеет упор с тяговым динамометром, а в основании имеются углубления, внутри которых установлены динамометры касательных сил, присоединенные к подвижным кареткам на опорных катках. Подвижные каретки состоят из роликов холостого движения и выдвижных зацепов, а на дне ниш имеются наклонные направляющие. Достигается возможность определения силы тяги на ободе ведущих колес. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения тяги двигателей самолета // 2579796

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения эффективной тяги двигателей самолета. Способ основан на измерении скоростного напора воздушного потока, включает в себя измерение угла атаки самолета и перегрузку вдоль продольной оси самолета. На основании полученных данных, учитывая константы, характеризующие конструкцию и аэродинамику испытуемого самолета, такие как эквивалентная площадь крыла самолета, угол отклонения оси двигателя от продольной оси самолета, выходной импульс двигателя, ускорение свободного падения, масса самолета, определяют эффективную тягу двигателя методом наименьших квадратов, причем для определения эффективной тяги двигателей выполняют последовательные маневры пикирования и кабрирования с постоянной тягой, во всем эксплуатационном диапазоне высот и скоростей полета. Технический результат заключается в повышении точности измерения тяги.

Устройство определения тяги двигателей самолета // 2582492

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для измерения эффективной тяги двигателей самолета. Устройство содержит измеритель скоростного напора воздушного потока, датчик угла атаки, датчик перегрузки, задатчик размера матриц, три блока формирования матриц, блок вычитания матриц, блок транспонирования матрицы, блок обращения матрицы, три блока умножения матриц, соединенных между собой определенным образом. Технический результат заключается в повышении точности измерений, упрощении конструкции. 1 ил.

Способ измерения тяговых усилий трактора // 2585507

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Способ измерения тяговых усилий трактора заключается в том, что создают регулируемое усилие сопротивления движению испытуемого трактора. Фиксируют значения полученных нагрузочных показателей. Для определенного типа трактора одновременно для каждого из нагрузочных показателей измеряют максимальную температуру поверхности выпускной трубы, показатели микроклимата и силу тяги на крюке трактора. Строят номограмму зависимости температуры выпускной трубы от нагрузочных показателей, индекса тепловой нагрузки внешней среды и силы тяги на крюке трактора. В полевых условиях измеряют максимальную температуру поверхности выпускной трубы и по номограмме определяют фактические тяговые усилия трактора. Достигается уменьшение времени на определение фактической загрузки трактора. 2 ил.

Установка для объемного тензометрирования // 2589217

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к конструкциям измерительных приборов, и может быть использовано для изучения силовых характеристик рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Задачей технического решения является разработка конструкции установки для объемного тензометрирования, одновременно измеряющей все три составляющих силы сопротивления, что позволит более глубоко изучить влияние конструктивных параметров рабочих органов на их силовые параметры. Для этого в установке для объемного тензометрирования, включающей две рамки, кронштейны крепления к навесной системе, механизм крепления рабочего органа, три тяги, на каждой из которых установлены измерительные звенья, согласно изобретению, рамки соединены при помощи трех параллельных тяг, концы которых закреплены посредством карданных шарниров, причем схема расположения тяг обеспечивает перемещение подвижной рамки в поперечно-вертикальной плоскости, а использование карданных шарниров позволяет избежать скручивания подвижной рамки относительно неподвижной, при этом на измерительные звенья передаются сжимающие и растягивающие силы, параллельные направлению тяг. Для обеспечения жесткости системы точки крепления параллельных тяг к рамкам расположены в вершинах равнобедренных треугольников, вписанных в боковые грани параллелограмма. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Стенд для проведения тяговых испытаний колесных землеройно-транспортных машин // 2591541

Изобретение относится к установкам для проведения тяговых испытаний, а именно к стендам для проведения тяговых испытаний колесных землеройно-транспортных машин. Стенд содержит раму, датчики опорных и горизонтальных реакций, блок контроля параметров испытаний, опорные площадки со сменными имитаторами опорной поверхности и стопорящее устройство с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальном направлении по ходу движения землеройно-транспортной машины. Достигается расширение диапазона имитации рабочих нагрузок за счет использования опорных площадок со сменными имитаторами опорной поверхности. 1 ил.

Способ определения тяги при изменении режима работы двигателей самолета и устройство для его осуществления // 2601367

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения приращения эффективной тяги двигателей самолета как в полете, так и на земле. Способ предусматривает измерение угла атаки самолета и перегрузки вдоль продольной оси самолета и на основании полученных измерений, используя константы, характеризующие конструкцию и аэродинамические характеристики испытуемого самолета, такие как эквивалентная площадь крыла самолета S, угол отклонения оси двигателя от продольной оси самолета φдв, априорно известные входной Рвх0 и выходной Рвых0 импульсы двигателя, ускорение свободного падения g, масса самолета m, и применяя метод наименьших квадратов, определение приращения эффективной тяги двигателя. Причем процесс определения осуществляют при последовательно выполняемых маневрах, обеспечивающих при изменении режима работы двигателей примерное постоянство числа М, высоты, угла атаки, то есть постоянство параметров полета, влияющих на тягу двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что тестовый режим выполняется таким образом, что из прямолинейного горизонтального полета (ПГП) выполняется ступенчатое отклонение ручек управления двигателем (РУД), после чего изменение тяги компенсируется изменением траектории полета. В этом случае число маха М и угол атаки остаются приблизительно неизменными, высота изменяется незначительно (100…200 м), существенно изменяется только эффективная тяга Рэф и выходной импульс Рвых. Устройство, реализующее способ, включает в себя датчик угла атаки, датчик перегрузок, блок возведения в квадрат, два блока формирования матрицы, три блока умножения матриц, блок транспонирования матрицы, блок обращения матрицы, блок определения погрешности, два умножителя и четыре сумматора. Наличие данных элементов и соответствующих связей между ними обеспечивает возможность определения приращения тяги двигателя с высокой точностью без усложнения конструкции и процесса эксплуатации двигателей, при уменьшении объема трудозатрат во время проведения испытаний. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения силы сопротивления рабочих машин // 2612950

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к сельскохозяйственному приборостроению. При реализации способа при движении трактора без нагрузки за счет снижения подачи топлива достигают частоты вращения коленчатого вала, соответствующей максимальному крутящему моменту. Мгновенно увеличивают подачу топлива до максимальной. При достижении номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя во время разгона трактора прибором типа ИМД измеряют угловое ускорение коленчатого вала. Аналогично измеряют ускорение коленчатого вала при разгоне трактора с дополнительной (эталонной) массой, а также при разгоне трактора с сельскохозяйственной машиной. По формулам, полученным из уравнений движения трактора без нагрузки и с дополнительной (эталонной) массой, определяют приведенную массу трактора. По формулам, полученным из уравнений движения трактора без нагрузки и с сельскохозяйственной машиной, определяют силу сопротивления рабочей машины. Технический результат заключается в упрощении измерения и снижении трудоемкости.

Узел датчика тягового усилия (варианты) // 2616793

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к устройству для определения тягового усилия, прикладываемого к навесному устройству трактора. Механизм измерения тяги содержит тяговую раму, выполненную с возможностью прикрепления к раме транспортного средства. Тяговая рама имеет левую и правую опоры, выполненные с возможностью соединения с соответствующими левой и правой продольными тягами. Тяговая накладка имеет левый конец, прикрепленный к передней стороне левой опоры, и правый конец, прикрепленный к передней стороне правой опоры. Тяговая накладка может деформироваться в ответ на тяговые усилия, прикладываемые к левой и правой опорам. К тяговой накладке прикреплен датчик тяги. Датчик генерирует сигнал тяги в ответ на деформацию тяговой накладки. Таким конструктивным решением обеспечивается надежность и упрощение его конструкции. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.