ВЗВЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к весоизмерительной технике и предназначена для взвешивания различных объектов, преимущественно транспортных средств.
Известно устройство для взвешивания, содержащее основание, грузоприемную платформу, связанную с основанием с помощью наклонных пластин с упорами, и силоизмерительный элемент (описание к авт.св. СССР N 1564494, G01G 3/08, 1990 [1]), Недостатком известного устройства являются громоздкость, повышенная материалоемкость и низкая точность, обусловленная наличием трения между пластинами и упорами.
Известно взвешивающее устройство, содержащее основание, связанную с основанием с помощью наклонных пластин грузоприемную платформу и силоизмерительный элемент (описание к патенту Франции N 2433173, G01G 3/08, 1980 [2]). Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная наличием трения в паре "пластина-опора", а также то, что при взвешивании объекта грузоприемная платформа перемещается в горизонтальной плоскости. Последнее обстоятельство вынуждает создавать необходимые зазоры между грузоподъемной платформой и дорожным покрытием (в случае использования для взвешивания транспортных средств), что в свою очередь вызывает возникновение нежелательных ударных боковых нагрузок на грузоподъемную платформу, в момент заезда на нее транспортного средства.
Известно взвешивающее устройство, известное из описания к патенту РФ N 2058537, G01G 19/02, 1996 [3] Известное устройство содержит основание, грузоприемную платформу, соединяющие их упругие наклонные элементы, выполненные в виде пластин, и силоизмерительный датчик. Недостатками известного устройства являются: высокая материалоемкость, низкая чувствительность и относительно малый срок службы, обусловленный эксплуатационными условиями - возникновением значительных ударных нагрузок при заезде транспортного средства на грузоприемную платформу через зазор между платформой и дорожным покрытием, значительная величина которого необходима для обеспечения смещения грузоприемной платформы в горизонтальной плоскости, происходящего в процессе взвешивания из-за деформации наклонных упругих элементов.
Наиболее близким к по своей технической сущности и достигаемому результату является взвешивающее устройство, известное из описания к патенту РФ N 2119647, G 19/02, 1998 [4]. Известное устройство содержит основание, грузоприемную платформу и силоизмерительный датчик. Основание и платформа соединены упругими элементами через размещенную между ними параллельно основанию промежуточную плиту, упругие элементы выполнены в виде стержней, причем элементы между плитой и основанием наклонены навстречу элементам между плитой и платформой. При этом силоизмерительный датчик установлен с возможностью взаимодействия с промежуточной плитой.
Недостатком известного устройства является относительно невысокая точность измерения. Это связано с тем, что при отсутствии четкой фиксации взаимного расположения колес взвешиваемого транспортного средства относительно грузоприемной платформы (обеспечение которой при больших скоростях взвешиваемых транспортных средств является достаточно сложной технической задачей) и приводит к погрешностям. Это связано с тем, что датчик закреплен на одном конце промежуточной плиты и измеряемая им деформация будет зависеть от точки приложения силы (веса взвешиваемого транспортного средства) к промежуточной плите. Действительно, если сила приложена к удаленному от силоизмерительного датчика концу промежуточной плиты, то деформация распределится по ее длине и будет ослаблена на конце, соединенном с датчиком, что неизбежно вызовет погрешность измерения.
Заявляемое в качестве полезной модели взвешивающее устройство направлено на повышение точности измерений.
Указанный результат достигается тем, что взвешивающее устройство, содержит размещенные в корпусе основание, грузоприемную платформу и размещенную между ними параллельно им промежуточную плиту, которые соединены между собой упругими элементами, а также силоизмерительный датчик, соединенный с промежуточной плитой и стенкой корпуса, упругие элементы выполнены в виде двух наборов размещенных параллельно друг другу пластин, пластины, расположенные между промежуточной плитой и грузоприемной платформой, выполнены вертикальными, а между промежуточной плитой и основанием - наклонными, при этом ширина пластин уменьшается по мере удаления от места соединения силоизмерительного датчика с промежуточной плитой.
Указанный результат достигается так же тем, что ширина пластин и расстояние их размещения от места соединения силоизмерительного датчика с промежуточной плитой связаны зависимостью
,
0
где B - ширина первого от датчика упругого элемента, м;
n
B - ширина последнего упругого элемента, максимально удаленного от датчика, м;
0
L - расстояние от датчика до первого упругого элемента, м;
n
L - расстояние от датчика до последнего упругого элемента, максимально удаленного от датчика, м;
β - угол между краем промежуточной плиты и условной прямой, соединяющей края пластин.
Указанный результат достигается так же тем, что ширина пластин и угол их наклона связаны зависимостью
,
0
где C - константа;
1
2
C, C - эмпирические коэффициенты.
α - острый угол между наклонной пластиной и промежуточной плитой.
Указанный результат достигается так же тем, что зазор между грузоприемной платформой и дорожным покрытием перекрыт мембраной.
Соединение грузоприемной платформы с основанием через промежуточную плиту и установка наклонных упругих элементов позволяет в общем случае увеличить смещение соединенной с силоизмерительным датчиком промежуточной плиты в горизонтальной плоскости при осуществлении взвешивания и тем самым повысить чувствительность весов. Выполнение упругих элементов в виде пластин, как показала опытная проверка, позволяет обеспечить устойчивость весов к значительным динамическим нагрузкам, которые возникают, например, при проезде транспортных средств через весы со значительными скоростями- В качестве силоизмерительного датчика может быть использован любой из числа известных и он может быть установлен любым образом, например с обеспечением взаимодействия с основанием и грузоприемной платформой (работа на сжатие). Оптимальным при предлагаемой конструкции взвешивающего устройства является установка силоизмерительного датчика на стенке корпуса с возможностью взаимодействия с промежуточной плитой, которая в процессе взвешивания будет перемещаться в горизонтальной плоскости. При этом, в зависимости от того, с какой стороны плиты датчик будет установлен, он будет подвергаться сжатию или растяжению.
Уменьшение ширины пластин по мере удаления от места соединения силоизмерительного датчика с промежуточной плитой позволяет повысить точность измерений. Это связано с тем, что датчик закреплен на одном конце промежуточной плиты и измеряемая им деформация будет зависеть от точки приложения силы (веса взвешиваемого транспортного средства) к промежуточной плите. Действительно, если сила приложена к удаленному от силоизмерительного датчика концу промежуточной плиты, то деформация распределится по ее длине и будет ослаблена на конце, соединенном с датчиком, что неизбежно вызовет погрешность измерения. Если же ширина пластин будет уменьшаться мере удаления от места соединения силоизмерительного датчика с промежуточной плитой, то влияние ослабления деформации на конце плиты, соединенной с датчиком, на точность измерений будет снижено. Там, где ширина пластин меньше, воздействие силы груза на промежуточную плиту будет больше, а значит и локальная ее деформация больше. Но в результате распределения деформации по плите, деформация, измеренная силоизмерительным датчиком, будет меньше. Там, где пластины шире (ближе к датчику) деформация промежуточной плиты будет меньше, но меньше будет «гашение» деформации по плите на пути от точки воздействия до датчика.
В частных случаях реализации для повышения точности измерения весов целесообразно подбирать изменение размеров пластин расчетными методами или экспериментально. В частности, сочетая эти методы была установлена целесообразность определения ширины пластин в зависимости от их расположения относительно силоизмерительного датчика по формуле
,
0
где B - ширина первого от датчика упругого элемента, м;
n
B - ширина последнего упругого элемента, максимально удаленного от датчика, м;
0
L - расстояние от датчика до первого упругого элемента, м;
n
L - расстояние от датчика до последнего упругого элемента, максимально удаленного от датчика, м;
β - угол между краем промежуточной плиты и условной прямой, соединяющей края пластин.
Кроме того, было установлено, что передаваемая на промежуточную плиту деформация зависит от угла наклона набора пластин, соединяющих основание с промежуточной плитой. Поэтому для повышения точности измерений при расчете ширины пластин целесообразно руководствоваться зависимостью
,
0
где C - константа;
1
2
C, C - эмпирические коэффициенты.
α - острый угол между наклонной пластиной и промежуточной плитой.
Перекрытие зазора между грузоприемной платформой и дорожным покрытием мембраной по всему периметру платформы позволяет полностью загерметизировать внутреннее пространство весов и тем самым удлинить срок их службы. Кроме того, мембрана обеспечивает без помех перемещение в вертикальном направлении и в горизонтальной плоскости, что повышает чувствительность, а значит и точность измерения устройства, т.к. предотвращается контакт платформы с краем дорожного покрытия.
Сущность взвешивающего устройства поясняется чертежами. На фиг.1 схематично представлен разрез общего вида взвешивающего устройства; на фиг.2 вид на промежуточную плиту сверху со снятой грузоприемной платформой на фиг.3 фрагмент устройства в аксонометрии.
Взвешивающее устройство содержит корпус 1, дно 2 которого является основанием и соединено с помощью упругих наклонных пластин 3 с промежуточной плитой 4. Промежуточная плита 4 в свою очередь соединена с грузоприемной платформой 5 с помощью вертикальных упругих пластин 6. Упругие пластины могут быть закреплены в соединяемых деталях любым известным методом (сваркой, пайкой, с пропусканием через соединяемые детали или без).
Промежуточная плита 4 соединена с силоизмерительным датчиком 7, присоединенным к стене корпуса 1. Силоизмерительный датчик может быть выбран из числа известных и соединен с измерительным устройством отградуированным соответствующим образом.
Взвешивающее устройство может быть установлено с заглублением в земную поверхность таким образом, что грузоприемная платформа 5 находится на одном уровне с дорожным покрытием 6, образуя с ним зазор, который перекрыт по всему периметру мембраной 8.
Устройство работает следующим образом. Транспортное средство наезжает или груз помещается на грузоприемную платформу 5, нагрузка от которой передается на упругие вертикальные пластины 6 и через промежуточную плиту 4 на упругие наклонные пластины 3 нижнего ряда, вызывая их деформацию. В результате возникает перемещение грузоприемной платформы 5 только в вертикальном направлении, без смещения в горизонтальной плоскости, и перемещение промежуточной плиты 4 относительно основания 2 в горизонтальной плоскости, которое и фиксируется силоизмерительным датчиком 7.