Измерительная система

Измерительная система
Полезная модель относится к измерительной техники и может применяться при экспериментальных исследованиях усилий на задней опоре двигателя полноприводных и заднеприводных автомобилей.
Известно решение, в котором кабели датчиков подсоединяют к разъемам коммутатора измерительной системы по четырехпроводной системе, измеряют отклонение сопротивлений тензорезисторов от величины сопротивления опорного резистора измерительного устройства. По измеренным значениям на каждой ступени нагружения конструкции определяют величину относительной деформации (прототип- патент РФ №2196296 МПК G01B7/16).
Недостатком известного решения является невозможность его применения для измерения усилий на задней опоре двигателя.
Задача - измерение усилий на опоре задней подвески двигателя по трем взаимно перпендикулярным осям декартовой системы координат, т.е. по продольной, поперечной и вертикальной осям автомобиля, а также измерения усилий на поперечине задней подвески двигателя в вертикальном направлении, возникающих от веса двигателя на стационарных и переходных режимах при движении автомобиля.
Поставленная задача достигается тем, что в известном решении измерительной системы для определения усилий на элементе конструкции, например, задней опоре двигателя полноприводных и заднеприводных автомобилей, закрепленной на поперечине, содержащей двухосевые датчики силы с кабелями соединительных проводов, датчик продольных усилий, датчик вертикальных усилий, тензоусилитель и регистрирующий прибор, согласно предлагаемому решению двухосевые датчики силы выполнены в форме болтов и содержат по две пары плоских взаимно перпендикулярных поверхностей с расположенными на них тензорезисторами, соединенными с двух датчиков в одну мостовую измерительную схему определения вертикальных нагрузок и в другую мостовую измерительную схему определения поперечных нагрузок, осевые и угловые отверстия.
МПКС01В7/16
цилиндрические поверхности с диаметрами больше или равными резьбовой поверхности, дуговые пазы, фиксирующие винты, втулки, совмещенные по осям с резьбовыми отверстиями крышки коробки передач и жестко закрепленные на пластине задней опоры, на которой выполнено отверстие для втулки, имеющей наружный диаметр меньше диаметра указанного отверстия настолько, чтобы зазор между поверхностями втулки и отверстия был больше величины деформации изгиба упругих элементов датчиков, а длина втулки больше толщины пластины опоры для обеспечения скольжения между поверхностями ограничительной пластины и поверхностью фиксатора. Причем датчик вертикальных усилий, имеющий П-образную форму, жестко закреплен в разрезе боковин поперечины.
Фиг.1 - общий вид установки измерительной системы;
Фиг.2 - сеч. А-А фиг.1;
Фиг.З - фиксатор ограничительной пластины в сборе;
Фиг.4 - упругий элемент двухосевого датчика силы с тензорезисторами;
Фиг.5 - разрез Б-Б;
Фиг.6 - двухосевой датчик силы в сборе с опорой задней подвески двигателя и с задней крышкой коробки передач;
Фиг.7 - мостовая измерительная схема соединений тензорезисторов двухосевых датчиков силы;
Фиг.З - полумостовая измерительная схема соединений тензорезисторов, расположенных на опоре задней подвески и на поперечине задней подвески двигателя;
Фиг.9 - блок схема измерительной системы.
Измерительная система содержит два двухосевых датчика силы 1,2 с кабелями соединительных проводов 3,4, фиксирующие винты 5,6, ограничительную пластину 7, стяжной фиксатор 8, закрепленный на крышке коробки передач 9, датчик продольных усилий, состоящий из пластины опоры 10 задней подвески и тензорезисторов 11, расположенных на двух сторонах пластины опоры ниже ограничительной пластины 7, датчик вертикальных усилий 12 П-образной формы с
тензорезиторами 13, жестко закрепленный, например, при помощи сварки, к поперечине 14 задней опоры.
Упругие элементы двухосевых датчиков силы (фиг.4) выполнены в форме болтов со снятыми взаимно перпендикулярными лысками под тензорезисторы (фиг.5) Т1, Т2, ТЗ и Т4, расположенными на датчике 1 и тензорезисторы Т5,Т6, Т7 и Т8 - на датчике 2. Возле головки болтов выполнены цилиндрические поверхности 15 соосно с резьбовой частью 16. Диаметры этих цилиндрических поверхностей больше или равны наружному диаметру резьбовой части болтов.
Для вывода соединительных проводов через головку болта упругий элемент имеет отверстие 17 по направлению продольной оси и отверстия 18 под углом к этой оси. На головках болтов выполнены дуговые канавки 19 (фиг.5) для фиксирования датчиков в определенном положении при помощи винтов 5,6. Двухосевые датчики 1,2 входят в направляющие втулки 20,21, отцентрированные по резьбовым отверстиям крышки коробки передач 9 и жестко соединенные, например, при помощи сварки, с пластиной задней опоры 10 (фиг.6), закрепленной на крышке коробки передач при помощи датчиков 1,2.
Тензорезисторы Т1, ТЗ, Т5, Т7 с двух осевых датчиков 1,2, расположенных на плоскостях упругих элементов, установленных горизонально, соединены в одну мостовую измерительную схему, т.е. в один измерительный канал, для измерения вертикальных нагрузок, а тензорезисторы Т2, Т4, Т6, ТВ, расположенные на вертикальных плоскостях упругих элементов, соединены в другую мостовую измерительную схему, для измерения горизонтальных нагрузок, действующих в направлении поперечной оси автомобиля.
На пластине 10 выполнено отверстие для втулки 22 (фиг. 2). Эта втулка имеет наружный диаметр меньше диаметра указанного отверстия настолько, чтобы зазор между втулкой и пластиной 10 по цилиндрической поверхности отверстия был больше величины упругой деформации изгиба датчиков 1,2. Между параллельными плоскостями 23,24 фиксатора 8 (фиг.З) выполнен перепад уровней в виде уступа 25 (фиг.2). Высота втулки 22 и высота уступа 25 больше толщины пластины 10 на величину, обеспечивающую свободное скольжение пластины 10
между поверхностью ограничительной платины 7 и поверхностью 23 фиксатора 8 при затянутых трех болтах 26, закрепляющих ограничительную пластину. К основанию фиксатора 8 крепится дуговая стяжка 27 при помощи двух болтов 28 и гаек 29.
Для исключения сил трения между поверхностями крышки коробки передач 9 (фиг.6) и пластины опоры 10 между головкой болта и плоской поверхностью втулки 20 устанавливается зазор, по величине не более шага резьбовой части двухосевого датчика.
С целью исключения влияния поперечных усилий на деформацию упругого элемента датчика 12 крепление поперечины 14 к кузову 30, осуществляемое при помощи болтов 31,32 и гаек 33,34 , ослабляется гайкой 33, для возможности перемещения поперечины по зазору между краями ее отверстия и цилиндрической поверхностью болта 31.
Тензорезисторы 11, расположенные на пластине 10 задней опоры, а также тензорезисторы 13, расположенные на упругом элементе датчика вертикальных усилий 12, соединены в полумостовые схемы (фиг.8) измерения деформаций изгиба.
До установки датчиков усилий на автомобиль производится их тарировка по осям X,y,Z. После определения тарировочных коэффициентов датчики силы и ограничительная пластина 7 (фиг.1), закрепленная при помощи фиксатора 8 (фиг.З), устанавливаются на крышке коробки передач испытуемого автомобиля для измерения статических и динамических нагрузок, действующих на заднюю опору 10 двигателя в направлении осей Х,У,7, и нагрузок, действующих на поперечину задней опоры 14 в вертикальном направлении.
При воздействии вертикальных или поперечных нагрузок, передающихся от двигателя на заднюю опору через датчики 1,2, в упругих элементах этих датчиков возникает деформация изгиба соответственно по осям Z или У. Деформацию изгиба упругих элементов этих датчиков от действия продольных усилий (по оси X), при деформации пластины опоры 10, устраняет ограничительная пластина 7, расположенная выше тензорезисторов 11, воспринимающих и
преобразующих в электрический сигнал деформацию пластины опоры при продольных нагрузках.
При измерениях на автомобиле используются тензоусилитель 35, соединенный с датчиками силы, и регистрирующий прибор 36, например, компьютер.
Проведенные испытания подтвердили высокую надежность и работоспособность измерительной системы.