устройство для взвешивания

Формула изобретения

Устройство для взвешивания, содержащее фундаментное основание и грузоприемную платформу, связанные между собой с возможностью взаимного перемещения посредством жестких звеньев с расположенными на их концах узлами соединения, а также силоизмерительную систему, отличающееся тем, что жесткие звенья относительно узлов соединения с фундаментным основанием ориентированы в одну сторону, узлы соединения жестких звеньев с фундаментным основанием и грузоприемной платформой выполнены в виде вращательных кинематических пар с одной степенью свободы на гибких плоских элементах, оси вращения соответствующих кинематических пар совпадают между собой, при этом оси вращения пар, примыкающих к фундаметному основанию и грузоприемной платформе, параллельны между собой и расположены в плоскости, перпендикулярной вектору измеряемой силы, количество жестких звеньев составляет по меньшей мере одно, а грузоприемная платформа взаимодействует с силовыми входами силоизмерительной системы с помощью по меньшей мере трех кинематических пар с пятью степенями свободы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборостроению, в частности к весоизмерительной технике, и может быть использовано для взвешивания различных объектов и измерения сил.

Устройства для взвешивания широко известны. При этом в их конструкциях практически всегда присутствуют системы или элементы, предназначенные для восприятия нагрузок, возникающих при наезде, съезде, торможении транспортных средств, при покладке и снятии грузов, а также от случайных динамических воздействий в боковых направлениях.

Известно устройство для взвешивания (весы платформенные), содержащее фундаментное основание, грузоприемную платформу и силоизмерительную систему - сдублированную рычажную и электронную (см. 3-ку РФ N 93030315, кл. G 01 G, опубл. 1995).

В известном устройстве имеются две системы растяжек, первая из которых связывает фундаментное основание и грузоприемную платформу, а вторая - платформу и рычажную силоизмерительную систему, а также четыре узла встройки тензодатчиков. Вполне очевидно, что система растяжек, узлы встройки, наличие пар трения усложняют конструкцию, снижает ее надежность, вносят дополнительные погрешности в измерения.

Известно устройство для взвешивания транспортных средств в движении (см. патент США N 4957178, кл. G 01 G 19/02, 21/24, опубл. 18.09.90), содержащее фундаментное основание, две грузоприемные платформы, силоизмерительную систему. Связь между каждой грузоприемной платформой и основанием выполнена в виде двух ориентированных в направлении движения взвешиваемых транспортных средств плоских гибких пружин. Такая конструкция обеспечивает удовлетворительную защиту от горизонтальных нагрузок в направлении движения и в некотором диапазоне параметров плоских пружин не оказывает заметного влияния на точность взвешивания. Однако плоские пружины из-за возможной потери устойчивости недостаточно защищают весы от нагрузок, прилагаемых с других направлений.

В силу изложенного, данная конструкция имеет ограниченную область применения - для взвешивания транспортных средств, движущихся только в одном направлении.

Известно устройство для взвешивания, выбранное в качестве ближайшего аналога, содержащее фундаментное основание и грузоприемную платформу, связанные между собой с возможностью взаимного перемещения посредством жестких звеньев, с расположенными на их концах узлами соединения, а также силоизмерительную систему (см. патент РФ N 2039946, кл. G 01 G 19/04, опубл. 20.07.95).

Данная конструкция устройства в принципе удовлетворительно защищает весовое устройство от воздействия случайных боковых нагрузок, однако ему присуща низкая точность взвешивания, обусловленная трудностями обеспечения идентичности жесткостных характеристик участков рельсов, принимающих на себя часть нагрузки, передаваемой на тензодатчик, особенно с учетом реального разброса температурных условий эксплуатации, наличием сухого трения в местах контакта, ослабленных пазами рельсов, с опорами по краям весового участка и с грузоприемной платформой (поперечной балкой), а также погрешностями, связанными с эффектом строительной арки, возникающим вследствие ориентации жестких звеньев во встречных направлениях и расположения осей качания в узлах соединения жестких звеньев не в одной плоскости, и с наличием узлов встройки тензодатчиков, передающих на датчики часть случайных боковых нагрузок.

При этом данная конструкция имеет ограниченную область применения, а именно для взвешивания только железнодорожных вагонов в движении.

Таким образом, задачами изобретения являются создание универсальной конструкции устройства для взвешивания, обладающей достаточно высокой точностью и надежностью в условиях действия расчетных и случайных боковых нагрузок в условиях эксплуатации.

Поставленные задачи достигаются тем, что в известном устройстве для взвешивания, содержащем фундаментное основание и грузоприемную платформу, связанные между собой с возможностью взаимного перемещения посредством жестких звеньев с расположенными на их концах узлами соединения, а также силоизмерительную систему, согласно изобретению жесткие звенья относительно узлов соединения с основанием ориентированы в одну сторону, узлы соединения жестких звеньев с фундаментным основанием и грузоприемной платформой выполнены в виде вращательных кинематических пар с одной степенью свободы на гибких плоских элементах, оси вращения соответствующих кинематических пар совпадают между собой, при этом оси вращения пар, примыкающих к фундаментному основанию и грузоприемной платформе параллельны между собой и расположены в плоскости, перпендикулярной вектору измеряемой силы, количество жестких звеньев составляет по меньшей мере одно, а грузоприемная платформа взаимодействует с силовыми входами силоизмерительной системы с помощью по меньшей мере трех кинематических пар с пятью степенями свободы.

Выполнение узлов соединения жестких звеньев с фундаментным основанием и грузоприемной платформой в виде вращательных кинематических пар с одной степенью свободы на гибких плоских элементах позволяет исключить перемещения грузоприемной платформы при боковых нагрузках и обеспечить защиту механизма весов от действия расчетных и случайных эксплуатационных нагрузок, что повышает надежность устройства.

Ориентация жестких звеньев относительно узлов соединения с основанием в одну сторону, выполнение осей вращения соответствующих кинематических пар совпадающими между собой, а осей вращения, примыкающих к фундаментному основанию и грузоприемной платформе, параллельными между собой и расположение их в плоскости, перпендикулярной вектору измеряемой силы, позволяет обеспечить стабильность упругих характеристик, исключить трение при передаче измеряемой силы.

Взаимодействие грузоприемной платформы с силовыми входами силозмерительной системы с помощью по меньшей мере двух кинематических пар с пятью степенями свободы исключает боковые нагрузки на силовые входы силоизмерительной системы при относительных микроперемещениях грузоприемной платформы и силоизмерительной системы в процессе эксплуатации, а также при температурных и других деформациях устройства. Этим достигается существенное повышение точности взвешивания.

Выполнение связи между фундаментным основанием и грузоприемной платформой с помощью одного жесткого звена позволяет использовать заявляемое решение в относительно малогабаритных устройствах, работающих в благоприятных условиях эксплуатации, что делает конструкцию более универсальной.

Использование в конструкции устройства жестких звеньев в количестве более одного позволяет использовать его в относительно крупногабаритных конструкциях, работающих в условиях высоких расчетных и случайных боковых нагрузок, что делает конструкцию еще более универсальной.

Для повышения несущей способности конструкции от боковых нагрузок можно использовать жесткие звенья с относительно малой длиной. При этом использование в узлах соединения гибких плоских элементов позволяет технологически достаточно просто обеспечить идентичность упругих характеристик связей между фундаментным основанием и грузоприемной платформой, что обеспечивает сохранение высокой точности взвешивания.

В целом в устройстве сокращение количества элементов (исключение растяжек, узлов встройки датчиков), отсутствие подвижных пар трения обеспечивает повышение надежности конструкции и точности взвешивания в условиях действия расчетных и случайных нерасчетных нагрузок в условиях эксплуатации и создает благоприятные условия для работы силоизмерительной системы.

Предлагаемая конструкция может быть использована в устройствах для взвешивания с рычажной, электронной или сдублированной силоизмерительной системой в различных областях и для взвешивания различных объектов, что делает ее универсальной.

Совокупность существенных признаков не следует явным образом из изученного уровня техники, имеет существенные отличия от ближайшего аналога, поэтому заявитель считает, что устройство является новым и имеет изобретательский уровень.

Данное устройство может найти широкое применение в приборостроении, т.е. оно является промышленно применимым.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для взвешивания; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - варианты выполнения узлов соединения; на фиг. 4 - вариант общего вида устройства четырьмя жесткими звеньями; фиг. 5 - вид Б-Б на фиг. 4.

Устройство для взвешивания содержит фундаментное основание 1, грузоприемную платформу 2, силоизмерительную систему, представленную силовыми входами 3. Грузоприемная платформа 2 связана с фундаментным основанием 1 жесткими звеньями 4, имеющими на концах вращательные кинематические пары с одной степенью свободы на гибких плоских элементах 5. Жесткие звенья 4 относительно узлов соединения 6 с фундаментным основанием 1 ориентированы в одну сторону. Оси вращения соответствующих кинематических пар совпадают между собой, при этом оси вращения пар, примыкающих к фундаментному основанию 1 и грузоприемной платформе 2, параллельны между собой и расположены в плоскости, перпендикулярной вектору измеряемой силы. Грузоприемная платформа 2 взаимодействуют с силовыми входами 3 силоизмерительной системы с помощью трех кинематических пар 7 типа плоскость - сфера.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении устройство для взвешивания свободно. После размещения на грузоприемной платформе 2 взвешиваемого груза (не показан) грузоприемная платформа 2, удерживаемая от возможных смещений в плоскости, перпендикулярной вектору измеряемой силы, в частности горизонтальной, жесткими звеньями 4, кинематическими парами 5, через кинематические пары 7, исключающие передачу боковых нагрузок, передает измеряемые усилия на силовые входы 3 силоизмерительной системы, которая производит измерения. После освобождения грузоприемной платформы 2 от груза устройство для взвешивания готово к следующему циклу работы.

Предлагаемая конструкция устройства для взвешивания с заявляемой системой связей между грузоприемной платформой и фундаментным основанием может быть использована в самых разнообразных системах: механических и электронных, весоизмерительных установках (железнодорожных, автомобильных, напольных, врезных, бункерных и др. весах), в системах измерения тяги двигателей и других подобных устройствах.

Предлагаемая конструкция прошла успешные испытания в составе напольных платформенных весов.