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 колеса 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 измерения веса колеса движущегося автомобиля", патент РФ №104708, G01G, 19/03, 2010 г.
Устройство-прототип для измерения веса колеса движущегося автомобиля, размещено в выемке, выполненной в дорожном покрытии и содержит весоприемную и опорную полосы, тензорезисторные датчики веса, расположенные между весоприемной полосой и опорной полосой и соединенные с ними, при этом тензорезисторные датчики веса выполнены в виде цилиндров.
Недостатком прототипа является недостаточная точность.
Это обусловлено выполнением тензорезисторных датчиков веса в виде цилиндров. Наезд колеса на весоприемную полосу происходит последовательно - сначала вес наезжающего колеса прикладывается к краю весоприемной полосы, затем ко всей ширине весоприемной полосы вдоль дороги, далее происходит съезд колеса с весоприемной полосы, при котором вес колеса прикладывается к другому ее краю. Таким образом, при проезде колеса измеряемый вес сначала прикладывается к одному краю тензорезисторного датчика веса, затем к датчику целиком, и далее, к другому краю тензорезисторного датчика веса. Отсутствие центрирования измеряемого веса колеса, приложенного к тензорезисторному датчику веса вдоль одной вертикальной оси -эксцентриситет нагрузки, что приводит к появлению паразитных изгибающих моментов и к увеличению погрешности измерения.
Другой эффект, приводящий к эксцентриситету нагрузки деформация весоприемной полосы при наезде колеса между тензорезисторными датчиками веса. Сделать весоприемную полосу абсолютно жесткой невозможно, она будет деформироваться и при наезде колеса между смежными тензорезисторными датчиками веса приложенный к ним измеряемый вес будет смещаться в сторону этого колеса, т.е. возникает эксцентриситет, возникают действующие на тензорезисторные датчики паразитные изгибающие моменты, и погрешность увеличивается.
Целью настоящей полезной модели - техническим результатом является устранение перечисленных недостатков, т.е. повышение точности.
Этот технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения веса колеса движущегося автомобиля, размещенном в выемке, выполненной в дорожном покрытии, содержащее весоприемную и опорную полосы, тензорезисторные датчики веса, расположенные между весоприемной полосой и опорной полосой и соединенные с ними, тензорезисторные датчики веса выполнены в виде силопередающей и опорной параллельных пластин, между которыми размещен упругий элемент, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда, в котором выполнены два одинаковых глухих коллинеарных цилиндрических отверстия, общая ось которых параллельна весоприемной и опорной полосам, донца глухих отверстий образуют стенку, перпендикулярную весоприемной и опорной полосам, в стенке симметрично относительно вертикальной и горизонтальной осей симметрии прямоугольного параллелепипеда выполнены четыре сквозных отверстия, тензорезисторы размещены на стенке с двух сторон между сквозными отверстиями, упругий элемент соединен с силопередающей и опорной параллельными пластинами одностепенными упругими шарнирами, при этом силопередающая и опорная параллельные пластины, упругий элемент и одностепенные упругие шарниры выполнены заодно целое из одного куска металла.
Достижению этого технического результата также способствует то, что оси вращения одностепенных упругих шарниров взаимно параллельны, и эти оси вращения одностепенных упругих шарниров могут быть выполнены перпендикулярны продольным осям весоприемной и опорной полосам, а также то, что оси вращения одностепенных упругих шарниров могут быть параллельны осям весоприемной и опорной полосам.
Существо полезной модели иллюстрируется чертежами, на которых показано:
фиг. 1. Устройство в плане, вмонтированное в дорогу перед наездом на него колес движущегося автомобиля,
фиг. 2. Вид устройства вдоль дороги, разрез по А-А,
фиг. 3. Тензорезисторный датчик веса,
фиг. 4. Разрез тензорезисторного датчика веса по Б-Б.
Устройство 1 для измерения веса колеса движущегося автомобиля, размещено в выемке, выполненной в дорожном покрытии 2, содержащее весоприемную 3 и опорную 4 полосы, тензорезисторные датчики 5 веса, расположенные между весоприемной 3 полосой и опорной 4 полосой и соединенные с ними,
На весоприемную полосу 3 давят колеса 6 взвешиваемого автомобиля, который движется в направлении, обозначенным стрелкой 7.
С целью повышения точности тензорезисторные датчики 5 веса выполнены в виде силопередающей 8 и опорной 9 параллельных пластин, между которыми размещен упругий элемент 10, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда, в котором выполнены два одинаковых глухих коллинеарных цилиндрических отверстия 11, общая ось 12 которых параллельна весоприемной 3 и опорной 4 полосам, донца глухих отверстий 11 образуют стенку 13, перпендикулярную весоприемной 3 и опорной 4 полосам.
В стенке 13 симметрично относительно вертикальной 14 и горизонтальной 15 осей симметрии выполнены четыре сквозных отверстия 16, а тензорезисторы 17 размещены на стенке 13 с двух сторон между сквозными отверстиями 16.
Упругий элемент 10 соединен с силопередающей 8 и опорной 9 параллельными пластинами одностепенными упругими шарнирами 18, при этом силопередающая 8 и опорная 9 параллельные пластины, упругий элемент 10 и одностепенные упругие шарниры 18 выполнены заодно целое, из одного куска металла. Оси вращения одностепенных упругих шарниров 18 могут быть выполнены взаимно параллельны, а также могут быть выполнены перпендикулярно или параллельно весоприемной 3 и опорной 4 полосам.
Тензорезисторные датчики 5 веса соединены кабелями 19. Кабель 20 передает сигналы тензорезисторных датчиков 5 веса на электронную аппаратуру (на чертеже не показана).
Устройство 1 для измерения веса колеса движущегося автомобиля работает следующим образом.
Колеса 6 движущегося автомобиля перемещаются по дорожному покрытию 2 в направлении стрелки 7, и наезжают на весоприемную полосу 3. Вес колес 6 передается на весоприемную полосу 3 и через нее распределяется на тензорезисторные датчики 5 веса, стоящие на опорной полосе 4.
Тензорезисторные датчики 5 веса преобразуют приходящуюся на них часть веса в электрический сигнал который по кабелям 19 и 20 передается для дальнейшей обработки на электронную аппаратуру (на чертеже не показана).
Сигналы от тензорезисторные датчиков 5 веса преобразуются в электронной аппаратуре (на чертеже не показана) в сигнал, пропорциональный общему весу колес 6.
Под действием веса колеса 6 весоприемная полоса 3 прогибается, так же прогибается опорная полоса 4. и на тензорезисторные датчики 5 веса, помимо измеряемого веса, передаются лежащие в плоскости, параллельной движению автомобиля паразитные изгибающие моменты от весоприемной 3 полосы и опорной полосы 4.
Далее, по мере проезда вес колеса 6 сначала прикладывается к одному краю весоприемной полосы 4, а затем к другому ее краю, что вызывает появление паразитного изгибающего момента уже в плоскости, перпендикулярной движению автомобиля.
Если бы эти паразитные изгибающие моменты воздействовали непосредственно на датчик, это привело бы к увеличению погрешности, т.е. снижению точности.
Для исключения этой погрешности служат одностепенные упругие шарниры 18, уменьшающие влияние указанных паразитных моментов за счет обеспечения возможности поворота вокруг своих осей.
Упругий элемент 10 выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, в котором выполнены два одинаковых глухих коллинеарных цилиндрических отверстия 11, общая ось 12 которых параллельна весоприемной 3 и опорной 4 полосам, донца глухих отверстий 11 образуют стенку 13, перпендикулярную весоприемной 3 и опорной 4 полосам.
В стенке 13 симметрично относительно вертикальной 14 и горизонтальной 15 осей симметрии выполнены четыре сквозных отверстия 16, а тензорезисторы 17 размещены на стенке 13 с двух сторон между сквозными отверстиями 16.
Указанное выполнение упругого элемента 10, размещение на нем тензорезисторов 17 на стенке 13 симметрично относительно вертикальной 14 и горизонтальной 15 осей симметрии позволяет повысить момент сопротивления упругого элемента 10 паразитным, оставшимся после их фильтрации одностепенными упругими шарниры 18, что также повышает точность устройства. Это обусловлено тем что стенка расположена близко к нейтральной плоскости изгибов от остаточных значений паразитных изгибающих моментов.
Упругий элемент 10 и одностепенные упругие шарниры 18 выполнены заодно целое, из одного куска металла. Это исключает люфты, что также повышает точность.
Оси вращения одностепенных упругих шарниров 18 могут быть выполнены взаимно параллельно, а также могут быть выполнены перпендикулярно или параллельно весоприемной 3 и опорной 4 полосам.