ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ПОДВЕШЕННОГО ГРУЗА

Область техники, к которой относится полезная модель, представляет собой устройство для демпфирования колебаний подвешенных грузов при движении транспортных средств по направляющим элементам, в частности, по рельсовым направляющим. Областями применения полезной модели являются транспортирование подвешенных грузов с помощью тельферов, портальных механизмов и конвейерных подвесов.
Уровень техники. Известно устройство, содержащее неподвижно установленный на корпусе объекта, относительно которого измеряются отклонения, потенциометр перемещения со скользящим контактом, который связан с отклоняющимся элементом, (Датчики измерительных систем, Ж. Аш и др., кн. 1., М., Мир, 1992, с.344, рис.7.1а). Устройство имеет возможность измерять линейные перемещения отклоняющегося элемента, однако не может измерять угловые перемещения.
Наиболее близкое к полезной модели является устройство, содержащее неподвижно установленный на корпусе объекта, относительно которого измеряются отклонения, потенциометр углового перемещения со скользящим контактом, который связан с отклоняющимся элементом, (Датчики измерительных систем, Ж. Аш и др., кн. 1., М., Мир, 1992, с.344, рис.7.1б). Это устройство может измерять угловые перемещения, в частности, колебания подвешенного груза как отклоняющегося элемента, однако не может измерять измерения длины подвеса груза и вибрации узла подвеса груза, что необходимо для демпфирования колебаний подвешенных грузов, возникающих от случайных возмущений узла подвеса при движении транспортных средств из-за вибрации корпуса транспортного средства при работе двигателей и от неровностей направляющих элементов (Оптимальное управление детерминированными и стохастическими системами, М.Ю.Рачков, М., МГИУ, 2005, с.114).
Раскрытие полезной модели. Сущность полезной модели выражается использованием неподвижно установленного на корпусе транспортного средства с узлом подвеса потенциометра углового перемещения со скользящим контактом, который связан с подвесом груза, блока измерения длины подвеса, соединенного с
подвесом, и блока измерения вибраций, соединенного с узлом подвеса, причем блок измерения длины подвеса выполнен в виде двух роликов, контактирующих с подвесом и соединенных центрами между собой пружиной с возможностью вращения роликов при изменении длины подвеса, центр вращения одного из роликов жестко связан с центром вращения наматывающего барабана, установленного на узле подвеса и имеющего намотку из неизолированного проводника, один конец которого закреплен на барабане, имеющего изолирующие каналы для проводника, а второй конец которого закреплен на проводящей поверхности соединенного с барабаном ролика с возможностью намотки на нее проводника при вращении ролика, при этом концы проводника имеют контакты подключения в измерительную цепь, а блок измерения вибраций выполнен в виде пьезоэлектрической пластины, установленной внутри корпуса и зафиксированной на нем одним концом, с граней которого выведены контакты подключения в измерительную цепь, при этом на другом конце пластины закреплен груз.
Технический результат выражается в возможности одновременного измерения угла отклонения и длины подвеса, а также вибрации узла подвеса груза, что необходимо для выработки управления, демпфирующего колебаний подвешенных грузов, возникающих от случайных возмущений узла подвеса при движении транспортных средств из-за вибрации корпуса транспортного средства при работе двигателей и от неровностей направляющих элементов. Вариант выполнения блока измерения длины обеспечивает компактность конструкции и точность статических и динамических измерений. Вариант выполнения блока измерения вибраций обеспечивает высокую чувствительность и надежность динамических измерений.
Краткое описание чертежей. На фигуре 1 изображена общая схема устройства, на фигуре 2 - вариант выполнения блока измерения длины подвеса, а на фигуре 3 - вариант выполнения блока измерения вибраций.
Общая схема устройства содержит корпус транспортного средства 1 с узлом 2 подвеса и потенциометр углового перемещения 3 со скользящим контактом 4, который связан с подвесом 5 груза 6, блок 7 измерения длины подвеса, соединенный с подвесом 5, и блок 8 измерения вибраций, соединенный с узлом 2 подвеса. Транспортное средство 1 имеет колеса 9, установленные на рельсах 10. Блок 7 измерения длины подвеса выполнен в виде двух роликов 11, контактирующих с подвесом 5 и соединенных центрами 12 между собой пружиной 13 с возможностью вращения роликов 11 при изменении длины подвеса 5, причем центр 12 вращения одного из
роликов 11 связан кронштейном 14 с центром вращения наматывающего барабана 15, установленного на подвижной части 16 узла 2 подвеса, которая имеет возможность вращения относительно неподвижной части 17 узла 2 подвеса, и имеющего намотку из неизолированного высокоомного проводника 18, один конец которого закреплен на барабане 15, имеющего изолирующие каналы 19 для проводника, а второй конец которого закреплен на проводящей поверхности соединенного с барабаном ролика 20 с возможностью намотки на нее проводника при вращении ролика, при этом концы проводника имеют контакты 21 подключения в измерительную цепь. Ролики 11 имеют гофрированную контактную поверхность 22 для улучшения сцепления с подвесом 5 и исключения их взаимного проскальзывания. Блок 8 измерения вибраций выполнен в виде пьезоэлектрической пластины 23, установленной внутри корпуса 24 и зафиксированной на нем одним концом, с граней которого выведены контакты 25 подключения в измерительную цепь, при этом на другом конце пластины закреплен груз 26.
Осуществление полезной модели. Конструкция устройства в статическом состоянии содержит корпус транспортного средства с узлом подвеса и потенциометр углового перемещения со скользящим контактом, который связан с подвесом груза, блок измерения длины подвеса, соединенный с подвесом, и блок измерения вибраций, соединенный с узлом подвеса. Блок измерения длины подвеса выполнен в виде двух роликов, контактирующих с подвесом и соединенных центрами между собой пружиной с возможностью вращения роликов при изменении длины подвеса, причем центр вращения одного из роликов связан кронштейном с центром вращения наматывающего барабана, установленного на подвижной части узла подвеса, которая имеет возможность вращения относительно неподвижной части узла подвеса, и имеющего намотку из неизолированного высокоомного проводника, один конец которого закреплен на барабане, имеющего изолирующие каналы для проводника, а второй конец которого закреплен на проводящей поверхности соединенного с барабаном ролика с возможностью намотки на нее проводника при вращении ролика, при этом концы проводника имеют контакты подключения в измерительную цепь. Блок измерения вибраций выполнен в виде пьезоэлектрической пластины, установленной внутри корпуса и зафиксированной на нем одним концом, с граней которого выведены контакты подключения в измерительную цепь, при этом на другом конце пластины закреплен груз.
Действие устройства основано на одновременном измерении угла колебания груза, длины его подвеса и вибрации узла подвеса груза. При движении транспортного средства 1 подвес 5 может начать колебаться. Скользящий контакт 4, который связан с колеблющейся частью узла 2 подвеса, передает информацию об угле колебания груза 6 на потенциометр 3 углового перемещения, который подключен в стандартную измерительную цепь. В результате на выходе потенциометра 3 появляется электрический сигнал о текущем угле колебания груза.
Наматывающий барабан 15 при минимальной длине подвеса 5 имеет минимальную длину намотки из неизолированного проводника 18. Поскольку барабан 15 имеет изолирующие каналы 19 для проводника 18, то общее сопротивление проводника 18 также минимально при минимальной длине подвеса 5, так как основная часть сопротивления проводника 18 электрически закорачивается на проводящей поверхности барабана 20. При изменении длины подвеса 5 ролики 11, контактирующие с подвесом 5 с усилием, определяемым пружиной 13 и исключающим проскальзывание, начинают вращаться. При увеличении длины подвеса 5 проводник 18 начинает перематываться с проводящей поверхности барабана 20 на изолирующие каналы наматывающего барабана 15, чему способствует сила намотки F этого барабана. В результате общее сопротивление проводника 18 увеличивается пропорционально увеличению длины подвеса. При уменьшении длины подвеса происходит обратный процесс, а именно, проводник 18 начинает перематываться с наматывающего барабана 15 за счет момента вращения роликов 11 по часовой стрелке, преодолевающего момент от силы намотки F, на проводящую поверхность барабана 20, при этом общее сопротивление проводника 18 уменьшается пропорционально уменьшению длины подвеса. В результате электрический сигнал в измерительной схеме, к которой подключен проводник 18, меняется пропорционально изменению длины подвеса 5. Использование высокоомного материала проводника и гофрированной контактной поверхности роликов обеспечивает высокую чувствительность и надежность измерения.
Измерение вибраций проводится с помощью чувствительного элемента в виде груза 26 на пьезоэлектрической пластине 23. Вибрации с элемента 17 узла подвеса передаются на корпус 24 и приводят к возвратно-поступательному движению груза с амплитудой, обеспечивающей появление разности потенциалов на гранях пластины 23 в результате прямого пьезоэффекта. Таким образом, на контактах 25 генерируется электрический сигнал, пропорциональный интенсивности вибраций узла 2 подвеса.