Результат интеллектуальной деятельности: Механизм для измерения горизонтальной составляющей тягового усилия от сельскохозяйственной машины

Изобретение относится к техническим средствам для лабораторно-полевых исследований сельскохозяйственных машин, навешиваемых на мобильные энергетические средства, преимущественно тракторы.

Известно устройство для определения тягового сопротивления навесных сельскохозяйственных машин, содержащее тяги трехточечной навесной системы и тензометрические пальцы с закрепленными снаружи тензодатчиками, в котором, с целью обеспечения независимости показаний тягового сопротивления от точки приложения силы, оно снабжено соединенными между собой тензометрическими пальцами и опорными плитами с отверстием посредине, одна из которых шарнирно соединена с тягами навесной системы, при этом тензометрические пальцы выполнены восьмигранными и полыми, а внутри каждого пальца закреплены тензодатчиками (А.с. СССР №1175375, МПК А01В 67/00, 1985).

Недостатком известного устройства является негативное влияние боковой составляющей тягового усилия, например, от плуга, на определения продольного усилия, что снижает точность измерения.

Известно также устройство для определения тягового сопротивления навесных сельскохозяйственных машин, содержащее опорную плиту со скобой для тяги навесной системы трактора и опорную плиту для автосцепного устройства, связанные тензопальцами с тензодатчиками, в котором с целью повышения точности измерения боковой и вертикальной составляющих тягового сопротивления в продольно-вертикальной плоскости в опорной плите со скобой выполнены пазы, расположенные взаимно перпендикулярно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а другая плита снабжена дополнительными консольно закрепленными радиальными шарикоподшипниками, размещенными в пазах первой плиты (А.с. СССР №1605950, МПК А01В 67/00, G01L 1/26, 1990).

Недостатком известного устройства является недостаточная его чувствительность, в частности нижнего порога при определении тягового сопротивления навесного орудия, при этом уменьшение диаметра тензометрических пальцев с наклеенными тензорезисторными датчиками сопротивления ограничено снижением надежности устройства.

Проблема тензометрирования горизонтальной и вертикальной составляющих усилий от тягового сопротивления связана с тем, что для замера усилий со стороны навесной машины на трактор применяют тензометрические пальцы, закрепляемые консольно (вспомогательная Фиг. 3) или двухопорные. В общем случае, на тензопальцы действуют усилия в нескольких направлениях. Если нужно определить горизонтальное усилие Р, тензорезисторы наклеивают на тензопалец в точках С и D (Фиг. 3), где действуют наибольшие нормальные напряжения от силы Р, а напряжения от силы F будут равны нулю. Однако, это справедливо, если расстояние от точки приложения силы до тензорезисторов будет больше, чем 5 диаметров тензопальца, иначе, вследствие особенностей напряженно-деформированного состояния тензопальца, изменения вертикальной силы вызывает изменение показаний датчика горизонтального усилия.

Наиболее близким аналогом является устройство для определения тягового сопротивления навесных сельскохозяйственных машин, содержащее переднюю опорную плиту со скобами для тяг навесной системы трактора и заднюю опорную плиту для автосцепного устройства, связанные тензометрическими звеньями с тензодатчиками, отличающееся тем, что оно снабжено приспособлением для блокировки задней опорной плиты, имеющим силовой цилиндр, конусовидную головку, дистанционную и центрирующую втулки с коническими поверхностями, причем силовой цилиндр закреплен на передней опорной плите посредством фланца со стороны расположения скоб и равноудален от тензометрических звеньев, совмещенных со скобами для тяг навесной системы для обеспечения регистрации составляющих продольной компоненты тягового сопротивления, конусовидная головка смонтирована на штоке силового цилиндра, который размещен в отверстии дистанционной втулки, закрепленной на передней опорной плите и взаимодействующей внутренней конической поверхностью с наружной конической поверхностью центрирующей втулки, смонтированной на задней опорной плите (патент РФ №2067800, МПК⁷: А01В 67/00. Салдаев A.M., Заявка №91 94024340, 29.06.1991).

Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения, обусловленные повышенными требованиями к расположению тензорезисторных датчиков.

Задача, решаемая заявленным устройством - повышение точности определения горизонтальной компоненты тягового сопротивления навесных сельскохозяйственных машин.

Технический результат - повышение точности измерения горизонтальной составляющей тягового усилия путем устранения влияния боковых и вертикальных составляющих со стороны тяг гидронавесной системы трактора.

Указанный технический результат достигается тем, что механизм для измерения горизонтальной составляющей тягового усилия от сельскохозяйственной машины включающий трактор, гидронавесную систему с тягами и переходной плитой, и тензорезисторы, отличается тем, что к переходной плите посредством шарнирно подвижной и шарнирно неподвижной опор прикреплена горизонтальная балка с двумя консолями, к концам которых прикреплены концы нижних тяг гидронавесной системы трактора, а тензорезисторы наклеены в середине пролета балки в горизонтальной диаметральной плоскости, при этом консоли выполнены одинаковой длины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема устройства, на фиг. 2 - схема взаимодействия вертикальных и горизонтальных усилий с элементами механизма, дополненная эпюрами изгибающих моментов в горизонтальной (выше) и вертикальной (ниже) плоскостях, а на вспомогательной фиг. 3 - схема воздействия сил при традиционном расположении тензодатчиков на тензометрическом пальце.

Механизм для измерения горизонтальной составляющей тягового усилия от сельскохозяйственной машины состоит из горизонтально расположенной балки 1 с жестко прикрепленными к ней вертикальными осями 2 и 8. К концам балки 1 шарнирно закреплены тяги 3 гидронавесной системы трактора 4 на одинаковом расстоянии а (фиг. 3). Одна из вертикальных осей 2 (фиг. 3) шарнирно соединяется через кронштейн 6 с переходной плитой 7, связанной с остовом навесной машины, обычно выполняемой треугольной формы (на чертеже не показано). Вторая вертикальная ось 8 через рычаги 9 также соединяется с переходной плитой 7.

Работа заявленного механизма осуществляется следующим образом.

При движении трактора 4 на навесную сельскохозяйственную машину могут действовать как горизонтальная нагрузка Р, так и вертикальная нагрузка F. (фиг.2). Горизонтальная нагрузка будет изгибать балку 1 в горизонтальной плоскости. В этом случае балку 1 можно рассматривать, как нагруженную силами P₁ и Р₂ (Фиг. 2). Величина изгибающего момента в середине балки 1 (см. верхнюю эпюру на Фиг. 2) всегда будет равна (P₁+Р₂)*а. Закрепив тензорезисторы 10 в середине балки 1, можно замерять суммарное горизонтальное усилие в двух тягах навески 3.

Под действием вертикальных нагрузок F1 и F2 балка 1 будет изгибаться в вертикальной плоскости (Фиг. 2). Эпюра изгибающих моментов для балки 1 в вертикальной плоскости показана в нижней части фиг. 2. В средней части балки 1, как видно на эпюре, вертикальный изгибающий момент равен нулю, следовательно, вертикальные нагрузки не будут оказывать влияние на показания в горизонтальной плоскости от тензорезисторов 10.

Применение заявленного технического решения, за счет описанной совокупности существенных признаков, обеспечивает повышение точности измерения горизонтальной составляющей тягового сопротивления путем устранения изгибающих моментов в вертикальной плоскости, прикрепления тензорезисторов на расстоянии, превышающем 10 диаметров от точки приложения сил. Кроме того, по сравнению с прототипом сокращается количество датчиков для определения горизонтального усилия.