Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для взвешивания груза

Изобретение относится к области весоизмерительной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении систем взвешивания как малых так и больших грузов, например в лесозаготовительной и строительно-дорожной технике, а именно в погрузчиках.

Известно устройство для взвешивания груза на рычажных весах, а именно весах, содержащих двуплечий рычаг - коромысло. В данном устройстве вес груза измеряют после гашения колебаний рычажной системы. Датчиком перемещений фиксируют колебания двуплечего рычага и преобразуют их в цифровой код. Для ускорения затухания колебаний рычага применяют демпфирование. При больших колебаниях рычага колебания гасят с помощью фрикционного элемента. После снижения скорости колебаний ниже установленной фрикционный механизм отключают и до успокоения системы ведут с помощью пневмоцилиндра. Измерение веса ведут при полном отсутствии колебаний двуплечего рычага (Авторское свидетельство СССР №1631304, G01G 7/00 от 28.02.91).

Недостатками известного устройства являются длительность процесса измерения, низкая точность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для взвешивания груза, содержащее установленный на основании на опоре рычаг с грузоприемным элементом на конце рычага и датчиком, укрепленным на основании, контроллер с визуализацией измерений (Патент РФ №2308678, G01C 9/00 от 20.10.2007).

Недостатками устройства являются сложность конструкции, длительность процесса измерения, низкая точность и невозможность использования взвешивания как малых, так и больших грузов, например в лесозаготовительной и строительно-дорожной технике, а именно в погрузчиках.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является уменьшение времени на проведение измерений, повышение точности, а также взвешивание как малых, так и больших грузов, например в лесозаготовительной и строительно-дорожной технике, а именно в погрузчиках.

Решение указанной задачи достигается тем, что в устройстве для взвешивания груза, содержащем установленный на основании на опоре рычаг с грузоприемным элементом на конце рычага и датчиком, укрепленным на основании, контроллер с визуализацией измерений, согласно изобретению в качестве датчика используют тензометрический элемент для тарировки груза, а для фактического взвешивания груза применена гидравлическая система, включающая гидроцилиндр, насосную станцию, распределитель и датчики давления в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндра, которые установлены с возможностью передачи результатов взвешивания на контроллер, который имеет сенсорный дисплей с визуализацией измерений, при этом устройство для взвешивания груза оборудовано электромагнитной муфтой, управляемой контроллером, которая выполнена с возможностью отключения тензометрического элемента перед работой гидравлической системы.

Использование в устройстве взвешивания вышеуказанных элементов позволяет уменьшить время на проведение и обработку измерений и повысить точность взвешивания как малых, так и больших грузов, например в лесозаготовительной и строительно-дорожной технике, а именно в погрузчиках.

Техническая задача совпадает с техническим решением.

Устройство и принцип работы поясняются чертежами, где на фиг. 1 приведена структурная схема устройства для взвешивания груза; на фиг. 2 - общий вид опытного образца (фото).

Устройство для взвешивания груза 1 содержит установленный на основании на опоре рычаг 2 с грузоприемным элементом 3 на конце рычага 2 и датчиком, укрепленным на основании, контроллер 4 с визуализацией измерений. В качестве датчика используют тензометрический элемент 5 для тарировки груза 1, а для фактического взвешивания груза 1 применена гидравлическая система, включающая гидроцилиндр 6, насосную станцию 7, распределитель 8 и датчики давления 9 в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндра 6, которые установлены с возможностью передачи результатов взвешивания на контроллер 4, который имеет сенсорный дисплей с визуализацией измерений. Устройство для взвешивания груза 1 оборудовано электромагнитной муфтой 10, управляемой контроллером 4, которая выполнена с возможностью отключения тензометрического элемента 5 перед работой гидравлической системы.

Устройство для взвешивания груза работает следующим образом.

Некоторый груз 1 подвешивается на грузоприемный элемент 3, который расположен на конце рычага 2 на расстоянии (a) до центра оси опоры рычага 2. На рычаге 2 закреплен тензометрический элемент 5 на расстоянии (b) до центра оси опоры рычага 2. Тензометрический элемент 5 в свою очередь передает аналоговый сигнал на контроллер 4 с дисплеем. Контроллер 4 преобразует аналоговый сигнал в цифровой код, равный измеряемой силе. Далее в контроллере 4 производится перерасчет силы растяжения в вес груза 1 при помощи формулы (1).

где Q - вес груза, кг; a - расстояние от центра оси опоры до центра оси грузоприемного элемента, мм; b - расстояние от центра оси опоры до центра оси датчика, мм; c - расстояние от центра оси опоры до центра тяжести рычага, мм; Np - сила растяжения, кН; Gp - вес рычага, кН; 9800 - коэффициент перевода размерной единицы из Н в кг.

После тарировки груза 1 тензометрическим способом начинает работу гидравлическая система. Перед проведением взвешивания контроллер 4 с дисплеем автоматически отключает из работы тензометрический элемент 5 с помощью электромагнитной муфты 10.

Насосная станция 7 подает жидкость на распределитель 8, а он в свою очередь подает жидкость в поршневую полость гидроцилиндра 6, который поднимает рычаг 2 с оттарированным грузом 1. Гидроцилиндр 6 закреплен перпендикулярно рычагу 2, штоком вверх, на расстоянии (b) до центра оси опоры рычага 2. Контроллер 4 с дисплеем принимает с датчиков давления 9 аналоговые сигналы и преобразует их в цифровые коды, равные соответственно давлению в штоковой и в поршневой полостях. Производится расчет фактического груза по формуле (2), которая внесена в программу контроллера:

где Q₁ - вес груза, равный весу рычага, кг; Q - оттарированный вес груза, кг; P₁ - давление в гидроцилиндре при весе Q₁, бар; P₂ - давление в гидроцилиндре при весе Q, бар; Q_ф - фактический вес взвешиваемого груза, кг; P - текущее давление в гидроцилиндре, бар.

Разработан опытный образец предлагаемого изобретения, предназначенный для взвешивания груза до 20 кг. Устройство реализовано на гидравлическом стенде немецкого производства FESTO «Гидравлика 2000». На данном устройстве опробовано заявляемое изобретение.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет по сравнению с аналогами уменьшить время на проведение измерений, повысить точность, а также обеспечить взвешивание как малых, так и больших грузов, например в лесозаготовительной и строительно-дорожной технике, а именно в погрузчиках.