ВЕСЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕСА КОЛЕСА АВТОМОБИЛЯ

Устройство относится к измерительной технике и предназначено для поосного измерения веса автомобилей с остановкой и без остановки, в движении, а также в общем потоке.
Аналог.
Известно устройство по патенту РФ №2488786, 2012 г. «Способ изготовления датчика механического воздействия и датчик механического воздействия».
В этом устройстве чувствительный элемент удлиненной формы (оптоволокно, пьезокабель, тензопроволока и т.п.) охватывает основание спиральными витками. При наезде колеса автомобиля на датчик изменение параметров чувствительного элемента преобразуется в значение веса.
Оптоволокно, пьезокабель, тензопроволока являются механически хрупкими изделиями и поэтому не могут быть непосредственно размещены в зоне, где по ним будут проезжать колеса автомобилей. Однако в устройстве-аналоге часть витков чувствительного элемента находится на верхней грани основания, т.е. они подвержены вертикальным и горизонтальным нагрузкам, в том числе и ударным, от проезжающих колес. Механическая уязвимость чувствительного элемента снижает надежность датчика. Размещение на верхней части датчика защитной пленки может защитить чувствительный элемент от влаги, но не от механических, в том числе ударных воздействий. Таким образом, устройству-аналогу присуща низкая устойчивость к воздействиям колес автомобилей, т.е. невысокая надежность.
Прототип.
По совокупности существенных признаков и по назначению, т.е. прототипом, является устройство по патенту США №5461924 "Sensor arrangement for installation in carriageways and runways", НКИ 73/786, 1995 г.
Прототип выполнен в виде секционированной линейки, каждая секция которого является датчиком давления колеса на дорожное покрытие. Каждый датчик давления колеса на дорожное покрытие заглублен в него. Верхняя часть каждого датчика давления колеса на дорожное покрытие покрыта слоем защитного материала, изнашивающимся при длительной эксплуатации - так называемый слой износа покрытия. Это предупреждает повреждение датчика при образовании колеи на примыкающих участках дорожного покрытия, так как такая же колея образуется на слое защитного материала. Если бы датчик выходил непосредственно на поверхность дорожного покрытия, то после образования колеи датчик давления колеса на дорожное покрытие выступал бы вверх, и колеса автомобилей били бы по нему. Ударные нагрузки приводили бы к разрушению датчика.
Недостатки прототипа следующие.
Деформируемый элемент датчика давления колеса на дорожное покрытие выполнен в виде кольца, в центре которого находится чувствительный пьезоэлемент. Поэтому поперечное сечение датчика давления колеса на дорожное покрытие близко к квадратному, и для его размещения, особенно с учетом толщины слоя износа покрытия, требуется выполнить в дорожном покрытии глубокий паз, поперечное сечение которого также должно быть близко к квадратному. Физически этот паз является концентратором напряжений, ускоряющим разрушение покрытия, так как нарушает связность материала покрытия, ослабляет дорожное покрытие и уменьшает его прочность. Вследствие этого в зоне размещения датчика давления колеса в дорожном покрытии возникают трещины, провалы, сколы. Существенно изменить форму поперечного сечения паза нельзя, так как она определяется сечением датчика. Это приводит к тому, что колеса автомобилей по мере выработки дорожного покрытия и слоя износа начинают бить непосредственно по деформируемому элементу датчика, и весы в целом выходят из строя. Таким образом, надежность устройства-прототипа мала.
Предложенная полезная модель направлена на устранение указанных недостатков, а именно, на повышение надежности весов для измерения веса автомобиля.
Указанный технический результат достигается тем, что в весы для измерения веса автомобиля, содержащие первую секционированную линейку, каждая секция которой является датчиком давления колеса на дорожное покрытие, введена вторая секционированная линейка, идентичная первой, и расположенная параллельно ей, кабельный канал, тензорезисторы, опорная пластина. Каждая секция второй секционированной линейки также является датчиком давления колеса на дорожное покрытие, кабельный канал расположен между первой и второй секционированными линейками и параллелен им, при этом каждый датчик давления колеса на дорожное покрытие первой и второй секционированных линеек выполнен в виде прямоугольной мембраны с жестким опорным кантом. Тензорезисторы размещены на нижней поверхности прямоугольной мембраны, датчики давления колеса на дорожное покрытие опираются жестким опорным кантом на опорную пластину, кабели от каждого датчика давления колеса на дорожное покрытие расположены в кабельном канале.
Предложенная полезная модель иллюстрируется чертежами.
Фиг. 1. Весы для измерения веса автомобиля в случае укладки опорной пластины на дорожное покрытие, вид сверху, в плане.
Фиг. 2. Весы для измерения веса автомобиля в случае укладки опорной пластины на дорожное покрытие в разрезе, вид сбоку в увеличенном масштабе.
Фиг. 3. Весы для измерения веса автомобиля в случае укладки опорной пластины вглубь дорожного покрытия, вид сверху, в плане.
Фиг.4. Весы для измерения веса автомобиля в случае укладки опорной пластины вглубь дорожного покрытия в разрезе, вид сбоку в увеличенном масштабе.
Фиг. 5. Прямоугольная мембрана с жестким опорным кантом, вид сверху.
Фиг. 6. Прямоугольная мембрана с жестким опорным кантом в разрезе, вид сбоку.
. Весы для измерения веса автомобиля содержат две параллельные секционированных линейки 1 и 2, состоящие из датчиков 3 давления колеса 4 с пятном контакта 5 на дорожное покрытие 6. Между секционированными линейками 1 и 2 параллельно им расположен кабельный канал 7 для вывода кабелей от датчиков (на чертежах не показаны) к электронной аппаратуре для обработки сигналов датчиков (на чертежах не показана).
Датчики 3 давления колеса 4 на дорожное покрытие 6 опираются жестким кантом 8 на опорную пластину 9. Тензорезисторы 10 размещены на нижней поверхности прямоугольной мембраны 11. Стрелка 12 обозначает направление движения колеса 4 при наезде на весы при измерения веса автомобиля. Опорная пластина 9 может быть прикреплена к дорожному покрытию 6 штифтами 13.
Весы для измерения веса автомобиля работают следующим образом.
Колесо 4 взвешиваемого автомобиля наезжает по направлению стрелки 12 на секционированные линейки 1 и 2. В зависимости от положения автомобиля на дорожном покрытии 6 пятно контакта 5 попадает при этом на один из датчиков 3 давления колеса 4 на дорожное покрытие 6, или одновременно на два смежных датчика 3 давления колеса 4 на дорожное покрытие 6, сигналы которых по кабелям, размещенным в кабельном канале 7, поступают на электронную аппаратуру (на чертеже не показана). Сигналы от датчиков 3 давления колеса 4 на дорожное покрытие 6 преобразуются в электронной аппаратуре в вид, необходимый для дальнейшего использования: цифровой код, токовый сигнал и т.д.
Секционированные линейки 1 и 2 могут быть установлены в дорожное покрытие 6 с небольшим заглублением (фиг. 3, фиг. 4), либо уложены на дорожное покрытие 6 непосредственно, (фиг. 1, фиг. 2).
Выполнение датчика 3 давления колеса 4 на дорожное покрытие 6 в виде прямоугольной мембраны 11 позволяет резко уменьшить высоту секционированных линеек 1 и 2 по сравнению с прототипом, т.е. отказаться от использования глубоких пазов в дорожном покрытии 6. Автомобильные весы данной конструкции имеют плоскую форму и поэтому не создают препятствий проезду колес 4 при укладке непосредственно на дорожное покрытие 6, или при заглублении в него по эксплуатационным соображениям. Это предотвращает удары по датчику 3 давления колеса 4 на дорожное покрытие 6 при проезде, когда колея еще не образовалась. Когда же колея в зоне дорожного покрытия 6, примыкающей к секционированным линейкам 1 и 2 уже начала образовываться, то вследствие их гибкости (секции могут поворачиваться относительно друг друга) секционированные линейки 1 и 2 «отслеживают» колею, что предотвращает усиление ударов по датчикам 3 давления колеса 4 на дорожное покрытие 6.
Таким образом, плоская конструкция датчика 3 давления колеса 4 на дорожное покрытие 6 повышает надежность секционированных линеек 1 и 2, следовательно и весов для измерения веса колеса автомобиля в целом.