УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕСА КОЛЕСА ДВИЖУЩЕГОСЯ АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к области приборостроения, конкретнее, к измерению веса автомобилей в движении посредством измерения веса, приходящегося на каждое колесо взвешиваемого автомобиля.
Известно устройство по патенту США №5265481, G01L 1/16, 1993 г, предназначенное для измерения веса колеса движущегося автомобиля, размещенное в выемке, выполненной в дорожном покрытии, содержащее трубу, в которой размещены пьезодатчики веса, и упругий компаунд, заполняющий зазоры между трубой, стенками и дном выемки в дорожном покрытии,
Недостатком этого устройства является применение пьезодатчиков веса. Присущее этим датчикам стекание электрического заряда приводит к увеличению погрешности измерения веса на малых скоростях движения, следовательно, к уменьшению диапазона скоростей взвешиваемых автомобилей, что ограничивает их применение.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков - прототипом, является устройство для мониторинга трафика дорожного движения посредством измерения веса колес проходящих автомобилей по патенту США №6301544, G01F 19/00, 2001 год,
Устройство-прототип размещено в выемке, выполненной в дорожном покрытии, содержит весоприемную жесткую полосу, пьезодатчик веса, соединенный с весоприемной жесткой полосой заливочный полимеризованный упругий компаунд, заполняющий зазоры между датчиком веса, весоприемной жесткой полосой, стенками и дном выемки в дорожном покрытии.
Недостатком прототипа, как и аналога, является применение пьезодатчиков веса. Присущее этим датчикам стекание электрического заряда приводит к увеличению погрешности измерения веса на малых скоростях, и к уменьшению диапазона скоростей взвешиваемых автомобилей, что ограничивает их применение. Кроме этого, данное устройство при длительной эксплуатации неустойчиво в дорожном покрытии вследствие несоответствия жесткостей устройства в целом и дорожного покрытия. Вследствие этого несоответствия механические воздействия от колес взвешиваемых автомобилей, температурные изменения геометрических размеров приводят через несколько лет эксплуатации к неустойчивости устройства в дорожном покрытии. Происходит «выпирание» вверх, или, наоборот, «утапливание» вниз устройства, что вызывает прыжки колес при взвешивании. Это снижает точность, а через некоторое время может привести либо к полному «вырыванию» устройства из дорожного покрытия, либо к столь глубокому «утапливанию» его вниз, в дорожное покрытие, что устройство перестанет воспринимать вес колес из-за отсутствия контакта с шинами.
Целью настоящей полезной модели является устранение перечисленных недостатков.
Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения веса колеса движущегося автомобиля, размещенное в выемке, выполненной в дорожном покрытии, содержащее весоприемную жесткую полосу, датчики веса, соединенные с весоприемной жесткой полосой, и две упругие полосы, размещенные между весоприемной жесткой полосой и стенками выемки, заливочный полимеризованный упругий компаунд, заполняющий зазоры между датчиками веса, весоприемной жесткой полосой, упругими полосами, стенками и дном выемки в дорожном покрытии, введена металлическая опорная жесткая полоса, датчики веса выполнены тензорезисторными, размещены между весоприемной и опорной жесткими полосами, и жестко соединены с ними, весоприемная жесткая полоса выполнена металлической, ширина металлической весоприемной жесткой полосы составляет 0,2…0,9 длины пятна контакта движущегося колеса, ширина выемки в дорожном покрытии вдоль направления движения автомобиля составляет 1,2…1,9 ширины металлической весоприемной жесткой полосы, при этом заливочный полимеризованный упругий компаунд заполняет выемку вровень с поверхностью дорожного покрытия, а расстояние от верхней плоскости металлической весоприемной жесткой полосы до уровня дорожного покрытия составляет 0,05…0,4 глубины выемки в дорожном покрытии, а в качестве заливочного полимеризованного упругого компаунда, заполняющего зазоры между датчиками веса, весоприемной жесткой полосой, металлической опорной жесткой полосой, упругими полосами, стенками и дном выемки в дорожном покрытии, использован полимербетон, а также тем, что две упругие полосы, размещенные между весоприемной жесткой полосой и стенками выемки, выполнены из резины.
Сущность полезной модели разъясняется чертежами.
На фиг.1. показан план размещения устройства для измерения веса колеса движущегося автомобиля на дороге.
На фиг.2. показан разрез А-А устройства для измерения веса колеса движущегося автомобиля.
На фиг.3. показана схема проезда колеса движущегося автомобиля по устройству для измерения веса.
Устройство 1 для измерения веса колеса 2 движущегося автомобиля находится на одной из полос движения автомобильной дороги. Стрелками показаны направления движения транспорта. Устройство 1 размещено в выемке 3, выполненной в дорожном покрытии 4, содержит весоприемную жесткую полосу 5, датчики 6 веса, которые соединены с весоприемной жесткой полосой 5, и две упругие полосы 7 и 8, которые размещены в зазоре между весоприемной жесткой полосой 5 и стенками 9 и 10 выемки 3, заливочный полимеризованный упругий компаунд 11, который заполняет все зазоры между датчиками 6 веса, весоприемной жесткой полосой 5, упругими полосами 7 и 8, стенками 9, 10, дном 12 выемки 3 в дорожном покрытии 4. Датчики 6 веса выполнены тензорезисторными и опираются на опорную жесткую полосу 13.
Заливочный полимеризованный упругий компаунд 11 также заполняет все зазоры между опорной жесткой полосой 13 и дном 12 выемки 3 в дорожном покрытии 4, и находится вровень с поверхностью 14 дорожного покрытия 4.
Опорная жесткая полоса 13 выполнена металлической. Это, а также жесткое соединение датчиков 6 веса с весоприемной жесткой полосой 5 и опорной жесткой полосой 13, обеспечивает качественное опирание датчиков 6 веса, что повышает устойчивость устройства 1 в дорожном покрытии 4 и увеличивает точность измерения.
Экспериментально подобраны наилучшие соотношения между геометрическими параметрами элементов устройства 1, обеспечивающие наилучшую устойчивость устройства 1 в дорожном покрытии 4 при длительной эксплуатации, а также высокую точность.
Для этого ширина «b» металлической весоприемной жесткой полосы 5 составляет 0,2…0,9 длины «К» пятна контакта движущегося колеса, ширина «В» выемки 3 в дорожном покрытии 4 вдоль направления движения автомобиля составляет 1,2…1,9 ширины «b» металлической весоприемной жесткой полосы 5, при этом расстояние «h» от верхней плоскости 15 металлической весоприемной жесткой полосы 5 до уровня поверхности 14 дорожного покрытия 4 составляет 0,05…0,4 глубины «Н» выемки 3 в дорожном покрытии 4.
Экспериментально установлено, что в качестве заливочного полимеризованного упругого компаунда 11 нужно использовать полимербетон.
Датчики 6 веса соединены линией связи с электронной аппаратурой 16, преобразующей сигналы датчика в форму удобную для дальнейшей передачи, обработки и представления результатов.
Устройство работает следующим образом.
Колесо 2 проезжает через выемку 3, в которой находится устройство 1 для измерения веса колеса. Как только пятно контакта «К» колеса 2 начинает наезжать на край выемки 3 - стенку 10, его вес начинает передаваться на датчики 6 веса, электрический сигнал с которых поступает на электронную аппаратуру 16. Наличие упругих полос 7 и 8 (могут быть выполнены из резины) исключает трение весоприемной жесткой полосы 5 о стенки 9 и 10 выемки 3, что обеспечивает свободную без искажений, передачу веса колеса 2 на датчики 6 веса и повышает точность.
Применение тензорезисторных датчиков в качестве датчиков 6 веса, их жесткое соединение с металлической опорной жесткой полосой 13 и весоприемной жесткой полосой 5 обеспечивает высокую общую жесткость конструкции, и позволяет измерять вес не только быстро перемещающихся автомобилей, но и при очень малых скоростях, в режиме очень медленного движения («проползания») автомобиля, что расширяет диапазон допускаемых скоростей взвешивания.
Экспериментально подобранные соотношения геометрических размеров элементов устройства (указаны выше) обеспечивают согласование жесткостей устройства 1 и дорожного покрытия 4, что также способствуют повышению точности взвешивания, и обеспечивает устойчивость устройства 1 в дорожном покрытии 4 при длительной эксплуатации.
Использование в качестве в качестве заливочного полимеризованного упругого компаунда 11 полимербетона также способствует повышению устойчивости в дорожном покрытии 4 устройства 1 для измерения веса при длительной эксплуатации с одновременным расширением диапазона допускаемых скоростей взвешивания и повышением точности взвешивания, а также упрощает монтаж.
Выполнение двух упругих полос 7 и 8, размещенных между весоприемной жесткой полосой и стенками выемки, из резины, улучшает условия передачи веса колеса 2 на датчики 6 веса, что повышает точность.