Устройство для определения горизонтального усилия от навесного почвообрабатывающего орудия и суммирующий гидроцилиндр
APPARATUS FOR DETERMINING THE HORIZONTAL FORCE FROM A MOUNTED TILLAGE IMPLEMENT AND AN ADDING HYDRAULIC CYLINDER

Изобретение относится к области механизации сельскохозяйственного производства, в частности к исследованию нагруженности рабочих органов навесных сельскохозяйственных машин и почвообрабатывающих орудий и может быть использовано для измерения горизонтального усилия, передаваемого от таких орудий.
Известно устройство для измерения вертикального и горизонтального усилия на рабочий орган сельскохозяйственного орудия, содержащее раму сельскохозяйственного орудия и рабочий орган, между которыми установлена шарнирно-стержневая система, отличающееся тем, что шарнирно-стержневая система выполнена в виде параллелограммного механизма, одно из горизонтальных звеньев которого связано с рабочим органом сельскохозяйственного орудия и выполнено с упором, воздействующим на свободный конец тензобалки, жестко вертикально закрепленной на другом горизонтальном звене, связанном с рамой, между горизонтальными звеньями шарнирно установлены два вертикальных звена прямоугольного сечения, на передней и задней гранях которых по оси симметрии наклеены тензорезисторы на одинаковом расстоянии от шарниров, при этом тензорезисторы вертикальных звеньев последовательно соединены в одно плечо измерительного моста, принятое за прототип в части устройства (Устройство для измерения вертикального и горизонтального усилия на рабочий орган сельскохозяйственного орудия. Патент RU 2684441, МПК G01L 5/16).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, выполненной в виде шарнирно-сочлененного параллелограммного механизма, требующего повышенной точности изготовления.
Задача, решаемая изобретением - гидромеханическое суммирование горизонтальных компонент усилий от навесного почвообрабатывающего орудия, передаваемых посредством трех рычагов гидронавесной системы трактора и измерение получаемого суммарного усилия одним силоизмерительным элементом.
Технический результат - повышение точности измерения горизонтальных усилий, действующих на почвообрабатывающее орудие за счет исключения передачи на силоизмерительное устройство вертикальных и боковых усилий со стороны почвообрабатывающего орудия.
Указанный технический результат достигается устройством для определения горизонтального усилия от навесного почвообрабатывающего орудия, содержащим тензометрическую плиту с силоизмерительным элементом, и сумматор усилий, отличающееся тем, что оно снабжено шарнирно закрепленными на рамке левым, правым и верхним двуплечими рычагами, к одним концам которых прикреплены тяги навесной системы трактора, а сумматор усилий выполнен в виде суммирующего гидроцилиндра, шарнирно закрепленного на тензометрической плите и связанного с силоизмерительным элементом, при этом вторые концы двуплечих рычагов соединены с рамкой посредством гидравлических датчиков, выходы которых гидравлически связаны с полостями суммирующего гидроцилиндра, оси качания левого и правого рычагов расположены вертикально, а ось качания верхнего рычага расположена горизонтально перпендикулярно продольной оси трактора.
Суммирующий гидроцилиндр, содержащий центральный шток и гильзу, отличающийся тем, что он снабжен по крайней мере одним дополнительным кольцевым штоком с гильзой, закрепленной на общей крышке с основной с образованием двух дополнительных гидравлических полостей, при этом кольцевые и центральный штоки закреплены на общей крышке, передающей суммарное усилие на общий силоизмерительный элемент с тензодатчиками.
Изобретение поясняется чертежом, где схематично изображено устройство с его кинематическими и гидравлическими связями.
Устройство для определения горизонтального усилия от навесного почвообрабатывающего орудия, содержит монтируемую на гидронавесную систему трактора (на чертеже не показанного) тензометрическую плиту 1 с почвообрабатывающим орудием (на чертеже не показано). На тензометрической плите 1 с помощью подшипниковых узлов 2 установлены левый 3, правый 4 и верхний 5двуплечие рычаги. Оси качания левого 3 и правого 4 рычагов расположены вертикально, а ось качания верхнего рычага 5 расположена горизонтально (на чертеже условно повернута) и перпендикулярно продольной оси трактора. К внешним концам рычагов 3-5 прикреплены тяги 6, 7, 8 гидронавесной системы трактора. Внутренние концы рычагов 3-5 соединены с гидравлическими датчиками 9-11, вторые концы которых шарнирно закрепленными на тензометрической плите 1. Гидравлические полости датчиков 9-11, выполненных, например, в виде гидроцилиндров, гидравлически связаны с полостями суммирующего гидроцилиндра 12, шарнирно закрепленного на тензометрической плите 1 и связанного с силоизмерительным элементом, выполненным, например, в виде тензобалки 19, второй конец которой жестко закреплен посредством присоединительного элемента 20, смонтированного на плите 1, и несущей тензодатчики 21.
Суммирующий гидроцилиндр 12 содержит центральный шток 13 и основную гильзу 14, образующих заполненную гидравлической жидкостью основную полость «с» и снабжен, по крайней мере, одним дополнительным кольцевым штоком 15 с гильзой 16, закрепленной на общей крышке 17 с основной гильзой 14 с образованием двух дополнительных гидравлических полостей «а» (залито голубым) и «в» (залито красным). Штоки 13 и 15 коаксиально закреплены на общей крышке 18. Общее количество основной (залито зеленым) и дополнительных полостей «а» и «в» соответствует числу суммируемых гидравлических линий, и в данном случае равно трем по числу гидравлических датчиков 9-11).
Соотношения одноименных плеч всех двуплечих рычагов 3, 4, 5 выполнены одинаковыми и соответствуют математическому выражению:
внутр
где L - длина внутренней части двуплечего рычага (3, 4, 5), м;
наруж
L - длина наружной части рычага, м;
1-
A - площадь поперечного сечения штока гидравлического датчика (9-11);
2-
А - площадь поперечного сечения соответствующего штока суммирующего гидроцилиндра 12.
Приведенное математическое соотношение должно соблюдаться для всех трех гидравлических линий от датчиков 9-11 к соответствующим полостям суммирующего гидроцилиндра 12.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Тензометрическую плиту 1 закрепляют на тягах 6, 7 и 8 гидронавесной системы трактора. Усилия от упомянутых рычагов передаются на левый 3, правый 4 и верхний 5двуплечие рычаги, свободные концы которых воздействуют на гидравлические датчики 9-11. Гидравлическая жидкость от датчиков 9-11 передает возникающее в них давление в соответствующие полости суммирующего гидроцилиндра 12.
Эти усилия гидравлически суммируют между собой посредством суммирующего гидроцилиндра 12. Основная и дополнительные гидравлические полости которого воздействуют на кольцевые и центральный штоки, закрепленные на общей крышке 18, передающей суммарное усилие на общий силоизмерительный элемент 19 с тензодатчиками 21.
Поскольку силоизмерительный элемент 19 также шарнирно присоединен к тензометрической плите 1, то горизонтальное усилие от почвообрабатывающего орудия замыкается на плиту 1 и суммарно измеряется тензодатчиками 21 силоизмерительного элемента 19.
За счет того, что горизонтальные составляющие усилий от каждого из рычагов гидронавесной системы трактора механически (кинематически) отфильтровывают от остальных компонент, приводят к индивидуальным датчикам, гидравлически суммируют между собой посредством общего суммирующего гидроцилиндра 12 и замеряют одним силоизмерительным элементом, достигается заявленный технический результат.