Устройство для измерения сил и моментов

(71) Кировоградский проектно-конструктоский институт по почвообрабатывающимпосевным машинам(56) Авторское свидетельство СССРВ 1185128, кл. 6 01 1. 1/22, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИИ МОМЕНТОВ(57) Изобретение относится к техникеизмерения сил и моментов и может быть ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР использовано для динамометрирования почвообрабатывающих и посевных машин, а также их рабочих органов. Цель изобретер- .ния - повышение чувствительности и раси ширение диапазона измерений. Нагрузка,приложенная к рабочему органу 12, через элемент 1 крепления и стаканы 10 передается на торсионы 3-8, содержащие преобразователи дефорормации (тензодатчики) 9.При этом не более трех измерительных Л звеньев расположены.в одной плоскости, авсе шесть - не менее чем в трех непаралдля лельных плоскостях. 1. з,п. ф-лы, 1 ил.(25) (26) (27) Изобретение относигся к технике для 12 У и 12 х - плечи составляющих Вх и Яу измерения сил и моментов и может быть относительно торсиона 4; использовано для динамометрирования по- зг и зх - плечи составляющих Йх и Вг чвообрэбатывающих и посевных машин, а относительно торсиона 5; также их рабочих органов. 5 14 г и 14 Х - плечи составляющих Вх и ЙгЦель изобретения - повышение чувст- относительно торсиона 6; вительности и расширение диапазона изме г и 15 У - плечи составляющих ЙУ и Йг рений. относительно торсионэ 7;На чертеже изображена кинематиче бги 1 бу - плечи составляющих ВУ и Йг ская схема устройства, 10 относительно торсиона 8;Устройство содержит жесткие элемен- М 1 - Мб - показания измерительных ты 1 и 2 крепления и шесть торсионов 3 - 8, звеньев (торсионов) 3 - 8, характеризующие на которых установлены тензодатчики 9 по соответствующие моменты кручения, схеме, обеспечивающей измерение дефор- После вычитания уравнений (1), (3) и (5) мации кручения. Торсионы 3 и 4 расположе из уравнений (2), (4) и (6) получается . ны в продольно-вертикальной Вх(12 У - 11 У) + ЙУ(2 х 11 х) = М 2 - М 1 (7) координатной плоскости 2 ОХ, торсионы 5 и Ях(14 г - 1 зг)+ Вг(4 х - 1 зх) = М 4- Мз; (8) 6 - в поперечно-вертикальной координат- Яу(16 г г)+ Вг(бу - 15 У) = Мб- М 5. (9) ной плоскости 2 ОУ, торсионы 7 и 8 - в гори Поскольку торсионы 3 и 4 расположены зонтальной координатной плоскости ХОУ. в координатной плоскости Х 02, то Торсионы 3 - 8 закреплены в стаканах 10 и 12 У =11 У, (10) опир аются на два подшипника 11, установ- Аналогично расположение торсионов 57 и - в ленных встакане 10. Наэлементе 1 крепле- и 6 в плоскости УО 2, торсионов и 8 - в ния закреплен динэмометрический рабочий 25 плоскости ХОУ позволяет записать орган 12, а посредством элемента 2 крепле Х = 1 зх: (11) ния устройство устанавливается на трактор 1 бг = 15 г.С учетом выражений (10) - (12) уравнеУстройство работает следующим обра- ния (7) -(9) приводятся к виду зом. 30 Ву(12 Х - 11 х) = М 2- М 1: (13)г = - . 14Нагрузка, приложенная к рабочему ор- Йх(4 г - 1 зг) = М 4 - Мз . ( ) гану 12, через элемент 1 крепления и стака- Вг(1 бу 5 У) = Мб- М 5 ( )(15) нь 1 10 передается на торсионы 3-8, При этом Выражения, стоящие в скобках левых торсионы 3 и 4 не воспринимают составля- частей выражений (13) - (15), являются конющую Вг нагрузки, торсионы 5 и 6 - состав стантами, так как определяют расстояние ляющую Ву нагрузки, а торсионы 7 и 8 - между осями торсионов 3 и 4, торсионов 5 и составляющую Вх нагрузки. Это обусловле, торсионов 7 и 8. но тем, что упомянутые составляющие па- (16) .раллельны осям соответствующих ( 17) торсионов и поэтому не создают крутящие 40 1 бу - 5 У = с. моменты, закручивающие торсионы. Скру- Из равенств (13) - (15) с учетом (16) - (18) чивание торсионов 3 и 4 обусловлено со- определяют значения составляющих главставляющими Вх и Йу, торсионов 5 и 6 - ного вектора:составляющими Вх и Йг, торсионов 7 и 8 - ВУ = (М 2- М 1)/а; (19) составляющими Ву и Яг. Кроме того, по Рх=(М 4- Мз)/Ь; (гоК скольку каждый торсион опирается на под- (21) шипники 11, то изгибающий момент Для определения составляющих глав- воспринимается этими подшипниками, а ного момента необходимо учесть, что сото сионвоспринимаеттолькокрутящиймо- ставляющая главного момента х мент, который фиксируется преобразовате определяется векторами Яу и Вг, Му - веклями деформации (тензодатчиками) 9. торами Вх и Йг, а Мг - векторами Йк и Ву,Расчетными явля 1 отся следующие урэвЯу = Ву+ Вг (22)Вх 1 У + ЙУ 11 х = М 1 (1)1Вх 2( 4. ВУ 2 х = М 2; (2) 55 Вх = у ЯХ 2+ Йг; (23)(5) Можно записать, чтоВУ бг + Вг 16 У = Мб; (6) ВхуЬг = М 1; где 11 У и 11 Х - плечи составляющих Вх и Ву ВхгЬу = МзЬ =М 5; относительно торсиона 3; Ртг Ьх -5- Мэ).: (3 Ьу = ЬсМэ/пх = асМ 5/Таким образом, выра определяют составляющи ра как функции показани звеньев (торсионов) и кон М 6- МБ) ения (19 главног измерит тант уст- (21)вектольных 3ойства Составитель Т, Ишкова рковецкая Техред М.Моргентал Корректоредакто каз 1945 Тираж 358 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 где Ьг, ЬУ и Ьх - плечи усилий Йху, Йхг и ЙУг соответственно относительно осей торсионов 3,5 и 7.Отсюда следует,.чтоЬр.- М 1/РХУ; (28) ЬУ - Мз/РХг; (29) Ьх Мв/Руг.(30) Если выразить усилия Йху, Йхг и Йуг через показания (М 1 - Мб), то получим(а, Ь, с), а.совместно с уравнениями(34) -(36) определяют составляющие главного момента.5 Из шести торсионов в одной плоскостидолжно быть расположено не более трех, а все шесть должны быть расположены не менее чем в трех непараллельных плоскостях. 10 Формула изобретения1, Устройство для измерения сил и моментов, включающее два жестких элемента крепления, соединенных шестью измерительными звеньями, снабженными преоб разователями деформации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, и расширения диапазона измерений, измерительные звенья выполнены в виде последовательно соединенных 20 торсионов, при этом связи элементов крепления с торсионами и торсионов между собой выполнены жесткими, причем не более трех измерительных звеньев расположены в одной плоскости, а все шесть - не менее 25 чем в трех непараллельных плоскостях.2, Устройство поп,1,отл ича ющеес я тем, что, с целью уменьшения влияния побочных силовых факторов на результаты измерения, каждый торсион снабжен стака ном, связанным с ним при помощи подшипниковых опор.