Устройство для определения горизонтального усилия от навесного почвообрабатывающего орудия
DEVICE FOR DETERMINING THE HORIZONTAL FORCE FROM A MOUNTED TILLAGE TOOL

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к изучению нагруженности рабочих органов навесных сельскохозяйственных машин и почвообрабатывающих орудий и может быть использовано для измерения горизонтального усилия, передаваемого от таких орудий.
Известно устройство для объемного тензометрирования, которое имеет измерительные звенья, устройства (кронштейны) для крепления измерительных звеньев и рабочий орган со стойкой, при этом вертикально расположенное измерительное звено присоединено к верхней грани стойки с возможностью восприятия деформаций сжатия и растяжения. Все остальные измерительные звенья установлены в горизонтальных плоскостях с возможностью восприятия деформаций сжатия, причем все они точечно уперты с разных сторон в грани стойки и обеспечивают неподвижное положение измерительных звеньев и стойки с рабочим органом в процессе проведения измерений. Устройство имеет, по меньшей мере, шесть измерительных звеньев по числу измеряемых переменных, которые расположены в направлении действия внешних нагрузок (Пат. RU 2566398, Установка для объемного тензометрирования, G01L 5/13 (2006.01), Опубл. 27.10.2015, Бюл. №30). Недостатком его является сложность конструкции.
Известно также устройство для определения тягового сопротивления навесных сельскохозяйственных машин и орудий, содержащее трактор с гидронавесной системой, навесное орудие, промежуточную плиту, отличающееся тем, что оно снабжено закрепленными на промежуточной плите с возможностью поворота горизонтально расположенными основным и вспомогательным валами, на которых вертикально жестко установлены рычаги одинаковой длины, к концам которых шарнирно присоединены тяги гидронавесной системы трактора, на упомянутых валах горизонтально жестко закреплены вспомогательные рычаги, соединенные между собой шарнирной тягой, при этом к одному из валов жестко прикреплен измерительный рычаг, конец которого опирается о датчик усилия, смонтированный на промежуточной плите. (Пат RU 2703910).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и недостаточная точность измерений.
Известно принятое за прототип устройство для измерения вертикального и горизонтального усилия на рабочий орган сельскохозяйственного орудия, содержащее раму сельскохозяйственного орудия и рабочий орган, между которыми установлена шарнирно-стержневая система, отличающееся тем, что шарнирно-стержневая система выполнена в виде параллелограммного механизма, одно из горизонтальных звеньев которого связано с рабочим органом сельскохозяйственного орудия и выполнено с упором, воздействующим на свободный конец тензобалки, жестко вертикально закрепленной на другом горизонтальном звене, связанном с рамой, между горизонтальными звеньями шарнирно установлены два вертикальных звена прямоугольного сечения, на передней и задней гранях которых по оси симметрии наклеены тензорезисторы на одинаковом расстоянии от шарниров, при этом тензорезисторы вертикальных звеньев последовательно соединены в одно плечо измерительного моста, принятое за прототип в части устройства (Патент RU 2684441, МПК G01L 5/16).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, выполненной в виде шарнирно-сочлененного параллелограммного механизма, требующего повышенной точности изготовления.
Задача, решаемая изобретением - механическое суммирование горизонтальных составляющих усилий от всех трех рычагов гидронавесной системы трактора для измерения получаемого суммарного усилия единственным силоизмерительным элементом.
Технический результат - повышение точности измерения горизонтальных усилий, действующих на почвообрабатывающее орудие за счет исключения передачи на силоизмерительное устройство вертикальных и боковых усилий со стороны почвообрабатывающего орудия.
Достижение указанного технического результата обеспечивает навесное устройство для определения горизонтального усилия от почвообрабатывающего орудия, содержащее тензометрическую плиту с силоизмерительным элементом, отличающееся тем, снабжено шарнирно закрепленными на тензометрической плите левым, правым и верхним двуплечими рычагами, к наружным концам которых прикреплены тяги гидронавесной системы трактора, внутренние концы левого и правого двуплечих рычагов сопряжены между собой посредством обойм шарикового подшипника, наружная обойма которого снабжена внешним сферическим элементом, взаимодействующим с внутренним сферическим элементом, выполненным на конце вилки, шарнирно соединенной с внутренним концом верхнего рычага, который соединен с силоизмерительным элементом, при этом оси качания левого и правого рычагов расположены вертикально, а ось качания верхнего рычага расположена горизонтально перпендикулярно продольной оси трактора.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен общий вид устройства в аксонометрической проекции; на фиг. 2 - сечение по оси нижних двуплечих рычагов на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по А-А на фиг. 2.
Устройство для определения горизонтального усилия от почвообрабатывающего, навешенного на трактор, содержит тензометрическую плиту 1, соединенную с почвообрабатывающим орудием (на чертеже не показано), на которой с помощью подшипниковых узлов 2 установлены левый 3, правый 4 двуплечие рычаги, а также верхний двуплечий рычаг 5. К внешним концам рычагов 3-5 прикреплены рычаги 6, 7, 8 гидронавесной системы трактора (на чертеже не показано). К верхнему рычагу 5 шарнирно присоединен датчик усилий 9, второй конец которого закреплен на тензометрической плите 1. Внутренние концы рычагов 4 и 3 посредством шарикового подшипника 11 с внутренней цилиндрической поверхностью наружной обоймы сопряжены между собой (фиг. 2). Наружная обойма подшипника 11 снабжена внешним сферическим элементом 12, взаимодействующим с внутренним сферическим элементом 13, выполненным на конце вилки 14, шарнирно соединенной с внутренним концом верхнего рычага 5.
Оси 2 качания левого 3 и правого 4 рычагов расположены вертикально, а ось качания верхнего рычага 5 расположена горизонтально перпендикулярно продольной оси трактора. Соотношения одноименных плеч всех двуплечих рычагов 3, 4 и 5 выполнены одинаковыми.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Тензометрическую плиту 1 с силоизмерительным элементом 9 закрепляют на рычагах 6, 7 и 8 гидронавесной системы трактора. При его движении усилия от рычагов 6, 7 и 8 передаются на наружные концы двуплечих рычагов 3, 4, 5. Усилия от горизонтальных рычагов 3 и 4 суммируются на внешней обойме подшипника 11, которое, в свою очередь, суммируется с усилием от верхнего рычага 5 посредством закрепленной на вилке 14 наружной сферической обоймы 13, связанной с обоймой 12. Таким образом, сумма усилий от всех рычагов 3, 4, 5 определяется измерительным элементом 9.
В
Г
Б
Г
Усилия, передаваемые на трактор посредством рычагов 6, 7, 8 можно разложить на вертикальные Р, горизонтальные Р и боковые Р составляющие, при этом описанной шарнирно-рычажной системой суммируются и передаются на датчик усилий 9 только горизонтальные составляющие Р общих усилий.
За счет того, что горизонтальные составляющие усилий от всех рычагов гидронавесной системы трактора механически суммируют посредством двух конструктивно совмещенных между собой подшипников с общим геометрическим центром, а суммарное горизонтальное усилие определяют единым силоизмерительным элементом, достигается заявленный технический результат.