Весоизмерительное устройство

Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 21,1279 (21) 2855350/18-10 (51)М. КЛ. 6 01 С 9/00 с присоединением заявки йо(23) ПриоритетГосударственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(71) Заявитель Государственный проектно-кон структорский ннст нтутрыбопромыслового флота Минрыбхоза СССР(54) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам для взвешивания например,рыбопродуктов в условиях морской кач 5ки.Известны тензометрические платфор -менные весы, содержащие весовую платформу, опирающуюся на тензодатчики,автокомпенсатор и корректор ошибок,выполненный в виде дополнительнойплатформы, идентичной весовой, нагруженной эталонной массой и опирающейся на тензодатчики 1.Известное устройство позволяетпроизводить взвешивание в условиях 15неспокойного моря, однако меет сложную электронную схему,Наиболее близким к предлагаемомуявляется весоизмерительное устройство, содержащее грузоприемную платформу, соединенную с квадрантами элементами связи, и станину (2.Недостаток известного устройства .состоит в том, что оси квадрантов установлены в подшипниках качения, которые снижают пороговую чувствительность механизма и препятствуют повышению точности. Существенным недоста-тком такой конструкции также являетсяразличная величина погрешностей изме- ЗО рения при качке в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Наличие этого недостатка требует либо ограничения ориентации весов на палубе судна, что создает известные неудобства при расстановке оборудования, либо загрубления класса точности весоизмерительного прибора относительно наихудшего направления качки.Цель изобретения - повышение точности измерения в условиях морской качки.Поставленная цель достигается тем, что квадранты расположены в гориэоно тальной плоскости под углом 120 друг к другу, и каждый из них выполнен в виде симметричного тела вращения, образованного из двух малых и одного большого цилиндров, и двух конусных частей, жестко закрепленных на части поверхности малых цилиндров, причем конусные части .смежных квадрантов соединены элементами связи между собой, а свободные поверхности малых цилиндров и больших цилиндров - соответственно со, станиной и грузоприем- ной платформой.Один вариант исполнения т 1 редусматрнвает выполнение элементов связи в виде гибких лент, а другой - в видезубчатых передач, причем в первомслучае конусные части двух смежныхквадрантов соединены между собой перекрещивающимися гибкими лентами.На фиг, 1 изображено. устройство,общий ниц, продольный разрез; наФиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; нафиг, 3 - горизонтальная проекциярасположения квадрантов весов; нафнг. 4 - расчетная схема влияния моментов инерции масс квадрантов на полокение равновесия устройства, нафиг, 5 - схема соединения контактирующих поверхностей устройства посредством зубчатых зацеплений;нафиг. б - квадрант в разобранном виде,аксонометрическая проекция.Устройство содержит верхнее и нижнее кольца 1 и 2, соединенные междусобой стойками 3 и 4, которые попарно расположены на окружности со сдвигом 120 и образуют станину. Квадранты 5 расположены в горизонтальнойо.плоскости под углом 120 и выполненыв виде симметрично-ступенчатого телавращения (фиг. б) с жестко прикрепленными на краях малых цилиндров йчастями конусов б, образующие которых наклонены под углом 30 к оси циолиндров и контактируют между собойчерез перекрещивающиеся гибкие ленты 7 и 8, концы которых закрепленына смежно противоположных частяхконусов б. К свободным поверхностяммалых цилиндров С ступенчатого телавращения снизу закреплены концы гибких лент 9 и 10, а другие их концысоответственно закреплены на стойках 3 и 4 станины. Кольца 11 и 12,соединенные вертикальными стойками 13,расположенными со сдвигом по окружности на 120 , образуют груэоприемнуюплатформу. Нижние части стоек 13 соединены гибкими лентами 14 с наружными поверхностями больших цилиндровступенчатого тела вращения,Квадранты 5 могут быть соединенымежду собой и со стойками также посредством зубчатых зацеплений. Приэтом на контактирующих частях конусов выполнено зубчатое зацепление, аповерхности цилиндров имеют зубчатыепрофили, находящиеся в зацеплениис зубчатыми рейками 15, установленными на стойках 4 и 13 (фиг. 5).Устройство работает следующим об"разом.При отсутствии груза, воздействующего на верхнее кольцо 11, квадранты 5 находятся в крайнем нижнем поло"женин и повернуты против .часовойстрелки до упора частей конусов 6 встойки 4 и 3. В этом положении суммамоментов, создаваемых квадрантами 5,уравновешивается моментом, создава"емым весом грузоприемной платформы.При воздействии навешиваемого груза на кольцо 11 его вес передаетсячерез стойки 13 и ленты 14 на квадранты 5 и поворачивает их по часовойстрелке с одновременным подъемомвверх. При этом центры масс частейконусов б удаляются от центров поворота квадрантов 5, и уравновешивающий момент возрастает до тех пор,пока не сравняется с моментом, создаваемым вэвешиваемзм грузом.Основными причинами, способныминарушить установившееся равновесиеустройства при качке основания, (палубы судна), являются статический наклон, разность ускорений измеряемой и уравновешивающей массы и моменты сил инерции, воздействующие наквадранты.15 Благодаря тому, что устройствопредставляет собой симметричнуюконструкцию относительно вертикальнойоси, все причины, способные вывестиустройство из равновесия, действуют ;Щ на устройство одинаково при качкеоснования в любой плоскости, Это отличие предлагаемого устройства явля-.ется существенным преимуществом передвсеми известными механическими устройствами для измерения массы, которые имеют всегда резко отличные характеристикиточности при качке в разных плоскостях.При статических наклонах суммарныйуравновешивающий момент, создаваемыйквадрантами, не зависит от угланаклона весов в любом направлении. Для доказательства этого примемк сведению, что при наклоне весов,сила веса квадрантов и груэоприемно- И го устройства с грузом раскладывается на вертикальную и горизонтальнуюсоставляющие. При этом вертикальныесоставляющие всех грузов, влияющихна равновесие систеьж, с ростом угла 40 наклона весов уменьшаются в одинаковом отношении,поэтому равновесиесистемы не зависит от величины этихсоставляющих. Вертикальные составляющиевеса квадрантов всегда создают суммирую щиеся моменты одного знака, а их величина уменьшается при росте угланаклона весов в том же отношении,что и величина вертикальной составляющей груза. Поэтому равновесие систеью не зависит от величины изменяющихся вертикальных составляющих. Следовательно, для доказательства нечувствительности устройства к наклонамдостаточно доказать, что горизонтальные составляющие, которые создают напротивоположных квадрантах моментыразного знака, также не влияют на равновесие системы.На горизонтальной проекции расположения квадрантов весов (фиг. 3) горизонтальные составляющие р сил веса изображаются беэ искажений, О, 01, и О - оси вращения квадрантов р - горизонтальный след вертикальнои плоскости, в которой наклонены весну ,Ч - угол между плоскостью наклонаизмерительного устройства и плоскостью вращения одного из квадрантов. После изменения З в интервалеО ; + условия равновесия периодически повторяются. Так как квадранты соединены между собой лентами, не допускающими 5 их относительного проворачивания,то в показанном положении силы Р 1 и Рсоздают момент одного знака, а сила Р, - другого знака; Условием независимости положения равновесия от наклона весов является равенство нулю суммы моментов сил Р., Р и Р (горизонтальная составляющая груза и грузоприемного узла не рассматривается, так как воспринимается направляющими стоек 3, 4 и 13 и на рав новесие не влияет).С учетом сказанного имеем условие независимости равновесияР Воо - - тРО соь-т)=РВаоьт,20 где Р = Р 1 = Р - горизонтальныесоставляющие сил веса одинаковыхквадрантов258 - действующая величина плечаквадрантов.Тригонометрические преобразованияпоказывают, что это выражение является тождеством, откуда следует, чтоположение равновесия не зависит ни от Зовеличины горизонтальных составляющих(от угла наклона при качке), ни атвеличины угла , определяющего направление плоскости .наклонов.Разность взаимного положения цент- З 5ров измеряемой и уравновешивающихмасс в предлагаемом устройстве можетбыть доведена до весьма малой величины, практически не влияющей напогрешность измерения, путем размещения в нижней части грузоприемногоустройства, например на кольце, 12,балластного груза (не показан),Влияние действующих на квадрантымоментов сил инерции не сказывается 45по той причине, что при любом положении плоскости качки весов суммамоментов сил инерции для противолежащих квадрантов всегда одинакова(по аналогии с любой симметричнойтрехфаэной системой).Квадрану 5, 51 и 5 (фиг. 4)под углом , 2=,")с =3- векторы .моментов инерции массы Е - вектор .углового ускорения качки; 4 - угопмежду плоскостью качки р и плоскостью,55перпендикулярной оси второго квадранта.Моменты сил инерции квадрантов от.носительно осей ступенчатого телавращения определяются по Формуле фМи=26 соа Ч,где Ч - угол между векторами, дляквадранта 5 Ч = ф, для).квадрантов.5 и 5 Ч -фи Ч=+ у соответственно. Условием независимости положения равновесия неподвижной си ст еды механизма от воздействия инерционных моментов является доказательство тождества./ХзТригонометрические преобразования показывают, что выражение является тождеством.Разность ускорений измеряемой и уравновешивающей масс сводится к минимуму, практически не влияющему на погрешность известными конструктивнимы приемами, позволяющими максимально сблизить центры обеих масс.Устройство может быть выполнено также с применением вместо гибких лент 9 и 14 зубчато-реечных зацеплений 15 и вместо лент 7 и 8 конического зубчатого зацепления. При этом предлагается несущественное, изменение погрешности при сохранении всех описанных ранее свойств. Лучший из вариантов может быть определен технико-экономическим сравнением с учетом условий эксплуатации и требований завода-изготовителя.Формула изобретенияВесоизмерительное Устройство, содержащее грузоприемную платформу, соединенную с квадрантами элементами связи, и станину, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях морской качки, квадранты расположены в горизонтальной плоскости под углом 120 о друг к другу, и каждый из них выполнен в виде симметричного тела вращения,. образованного из двух малых и одного большого цилиндров, и двух конусных частей, жестко закрепленных на части поверхности малых ципиндров, причем конусные части смежных квадрантов соединены элементами связи между собой, а свободные поверхности малых цилиндров и боль,ших ципиндров в . соответственно, со станиной и грузоприемной платформой.2. Устройство по п 1, о т л и ча ю щ е е с я тем, что элементы связи выполненыв виде гибких лент, причем конусные части двух смежных квадрантов соединены между собой перекрещивающимися гибкими лентами, к свободным поверхностям малых: ципиндров гибкие ленты закреплены снизу, а к большим цилиндрам - сверху а3. Устройство по п. 1, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что элементы связи выполнены в виде зубчатых передач.885816 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Ю 699343, кл С 01 6 9/00, 1976.2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2718129/18-10, кл. С 01 6 1/06, 1978 (прототип ) .,Мигунова ЕорректорВ.Синицк ор Л. Г аказ 10529/61 . Тирам .705 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д, 4/ филиал ППП Патентф, г. Уагород, ул. Проектн