Способ групповой градуировки тензометрических пальцев преимущественно для измерения усилий на рабочий орган трехточечного навесного орудия
Владельцы патента RU 2751451:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) (RU)
Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к области измерения нагруженности и тягового сопротивления рабочих органов навесных почвообрабатывающих орудий. Способ групповой градуировки тензометрических пальцев преимущественно для измерения усилий на рабочий орган трехточечного навесного орудия включает размещение тензометрических пальцев, приложение усилия задаваемой величины и регистрацию сигналов тензорезисторов. Тензометрические пальцы размещают в проушинах промежуточной плиты, снабженной по крайней мере тремя рымболтами. Усилие задаваемой величины последовательно прикладывают к каждому из рымболтов и одновременно регистрируют электрические сигналы тензорезисторов каждого из тензометрических пальцев. Градуировочные коэффициенты определяют из системы уравнений статики, получаемых для каждого из упомянутых нагружений. Технический результат - снижение трудоемкости и повышение точности градуировки за счет снижения требуемого количества повторностей измерения. 3 ил.
Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к области измерения нагруженности и тягового сопротивления рабочих органов навесных почвообрабатывающих орудий.
Известен способ групповой калибровки тензопальцев преимущественно для измерения усилий на рабочий орган трехточечного навесного орудия, включающий размещение тензопальцев в тягах гидронавесной системы трактора, приложение усилия задаваемой величины и измерение сигналов датчиков (Патент 2717383 РФ МПК G01L 5/16, Заявл. №2019121074, Опубл. 23.03.2020, Бюл. №9).
Недостатком известного способа является значительная трудоемкость, обусловленная необходимостью раздельного нагружения каждого из тензометрических пальцев с требуемой повторностью.
Наиболее близким аналогом является способ групповой градуировки датчиков силы сжатия, заключающийся в том, что размещают датчики последовательно вдоль вертикальной силовой оси силозадающего приспособления, прикладывают к датчикам заданное усилие и измеряют сигналы датчиков, отличающийся тем, что, с целью повышения точности градуировки и расширения диапазона градуировки в сторону малых усилий, перед размещением взвешивают каждый датчик, начиная со второго, измеряют выходной сигнал предыдущих датчиков и учитывают эти сигналы при построении градуировочных характеристик датчиков в начале диапазона измерения (Способ групповой градуировки датчиков силы сжатия А.С. СССР №1670440 Б.И., 1991, №30).
Недостатком известного способа являются ограниченные функциональные возможности, поскольку он предназначен для градуировки датчиков с плоскими опорными поверхностями.
Задача, решаемая изобретением, - обеспечение совместной градуировки тензометрических пальцев при нагружении задаваемыми усилиями.
Технический результат - снижение трудоемкости и повышении точности градуировки за счет снижения требуемого количества повторностей измерения.
Указанный технический результат достигается способом групповой градуировки тензометрических пальцев преимущественно для измерения усилий на рабочий орган трехточечного навесного орудия, включающем размещение тензометрических пальцев в тягах гидронавесной системы трактора, приложение усилия задаваемой величины и регистрацию сигналов тензорезисторов, отличающемся тем, что тензометрические пальцы размещают в проушинах промежуточной плиты, снабженной по крайней мере тремя рымболтами, усилие задаваемой величины последовательно прикладывают к каждому из рымболтов и одновременно регистрируют электрические сигналы тензорезисторов каждого из тензометрических пальцев, при этом градуировочные коэффициенты определяют из системы уравнений, получаемых для каждого из упомянутых нагружений.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема приложения сил к тягам гидронавесной системы, вид сбоку; на фиг. 2 - схема действия усилий, вид сверху; на фиг. 3 - электрическая схема соединения тензорезисторов тензометрических пальцев.
Способ реализуют следующим образом.
Для групповой градуировки тензометрических пальцев преимущественно для измерения усилий на рабочий орган трехточечного навесного орудия промежуточную плиту 1 (фиг. 1) закрепляют на рычагах навески трактора 8 с помощью тензометрических пальцев 2, 3 и 4 (фиг. 2). На плите 1 жестко закреплены, по крайней мере три рымболта 5, 6, 7. На каждом из тензометрических пальцев 2-4 наклеены тензорезисторы R1 - R4, соединенные по мостовой схеме (фиг. 3). В процессе градуировки задаваемое усилие Р последовательно прикладывают к каждому из рымболтов 5, 6, 7, при этом регистрируют электрические сигналы тензорезисторов (напряжение), возникающие на каждом из тензометрических пальцах 2, 3 и 4 (см. табл.).
Уравнение системы сил в процессе нагружения имеет вид (фиг. 1):
где РЛ, РП, РП - горизонтальные составляющие усилий на левой, правой и верхней тягах соответственно, кН;
Р - прикладываемое к рымболтам задаваемое усилие, контролируемое по силоизмерительному прибору, кН.
Записывая уравнение (1) для каждого из трех выполняемых нагружений, составляют систему 3-х уравнений:
где 
показания приборов левого, правого, верхнего тензопальцев при приложении усилия P1 в первой точке;
- показания приборов левого, правого, верхнего тензопальцев при приложении усилия Р2 во второй точке;
- показания приборов левого, правого, верхнего тензопальцев при приложении усилия Р3 в третьей точке;
К1, К2, К3 - определяемые коэффициенты градуировки тензометрических пальцев.
Решая систему (2) 3-х линейных алгебраических уравнений (СЛУ), например, методом Гаусса, либо методом обратной матрицы в среде MathCad, находят искомые коэффициенты градуировки К1, К2, К3.
Пример расчета коэффициентов К1, К2, К3 представлен в таблице.
По данным столбцов 2-4 таблицы записывают матрицу А (3) системы уравнений (2), вычисляют известными методами обратную матрицу А-1 (4), а также столбец В (5) правых частей СЛУ.
Решением системы уравнений (2) методом обратной матрицы будет вектор (6)
компонентами которого являются искомые коэффициенты градуировки
К1=0.04826; К2=0.05084; К3=0.05061, кН/мВ.
Таким образом, совокупность операций заявленного способы, включая размещение тензометрических пальцев в проушинах промежуточной плиты, снабженной тремя рымболтами, приложение усилия задаваемой величины последовательно к каждому из рымболтов и одновременная регистрация электрических сигналов тензорезисторов упомянутых тензометрических пальцев, причем градуировочные коэффициенты определяют из системы трех уравнений, получаемых для каждого из упомянутых нагружений, обеспечивает достижение заявленного технического результата.
Способ групповой градуировки тензометрических пальцев преимущественно для измерения усилий на рабочий орган трехточечного навесного орудия, включающий размещение тензометрических пальцев с тензорезисторами, приложение усилия задаваемой величины и регистрацию сигналов тензорезисторов, отличающийся тем, что тензометрические пальцы размещают в проушинах промежуточной плиты, снабженной по крайней мере тремя рымболтами, усилие задаваемой величины последовательно прикладывают к каждому из рымболтов и одновременно регистрируют электрические сигналы тензорезисторов каждого из тензометрических пальцев, при этом градуировочные коэффициенты определяют из системы уравнений, получаемых для каждого из упомянутых нагружений.
