УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ПЛАТФОРМЫ ПОДЪЁМНО-ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ

Область техники
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в системах управления и защиты от перегрузок подъемно-транспортных машин.
Известны устройства для определения угла поворота платформы подъемно-транспортной машины в виде поводковых датчиков ДКП-1 и ДКЦ-1 производства НПАО «ПЛЭСО», Украина. Датчик ДКП-1 содержит дифференциальный трансформаторный преобразователь угловых перемещений в электрический информационный сигнал, работающий от автогенератора с частотой 60 кГц, а датчик ДКЦ-1 выполнен с преобразователем угла поворота платформы в цифровой код и передачей информации в контроллер в последовательном цифровом коде по однопроводной сигнальной линии (Сушинский В.А., Маш Д.М. Приборы безопасности грузоподъемных кранов. Часть II - учебно-методическое пособие. СПб.; 2001, с. 19-20, 66).
Недостатком такого типа датчиков является сложность их конструкции.
Известны также устройства для определения угла поворота платформы подъемно-транспортной машины, выполненные на основе потенциометрических преобразователей, например, датчик азимута ЛИГМ.401261.004 производства ОАО «Мытищинский электротехнический завод» (Сушинский В.А., Маш Д.М. Приборы безопасности грузоподъемных кранов. Часть II - учебно-методическое пособие. СПб.; 2001, с. 130-131, рис. 4.6), или на основе магнитных энкодеров. Из последних наиболее близким к предложенной полезной модели является устройство для определения угла поворота платформы подъемно-транспортной машины, содержащее основание с вырезом для поводка, связанного с поворотной платформой машины, размещенный на основании преобразователь угла поворота платформы в электрический информационный сигнал, вал которого снабжен опорой в виде подшипника скольжения, и одноступенчатую зубчатую передачу с параллельным расположением осей, включающую в себя ведущее зубчатое колесо, ось которого установлена в закрепленном на основании подшипнике качения и имеет резьбовое отверстие для крепления устройства на опорной раме неповоротной части машины, и находящееся в зацеплении с ведущим зубчатым колесом ведомое зубчатое колесо, закрепленное на валу указанного преобразователя (RU 94332 U1, G01C 9/06, 20.05.2010).
Использование в данном устройстве магнитного энкодера обеспечивает повышенную точность угловых измерений по сравнению с потенциометрическим датчиком. Однако реализация в полной мере преимуществ этого устройства будет определяться точностью изготовления зубчатой передачи для передачи крутящего момента на вал магнитного энкодера, и существенно зависит от технологических возможностей изготовителя. Поэтому для достижения необходимой точности измерений и стабильности показаний в процессе эксплуатации машины в известном устройстве желательно использовать высокоточную (прецизионную) зубчатую передачу, что дополнительно увеличивает стоимость данного устройства.
Раскрытие полезной модели
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание простого по конструкции устройства для определения угла поворота платформы подъемно-транспортной машины, обеспечивающего повышенную точность измерения и стабильность показаний в процессе эксплуатации подъемно-транспортной машины без использования в его составе прецизионной зубчатой передачи.
Для решения поставленных задач предлагается устройство для определения угла поворота платформы подъемно-транспортной машины, содержащее основание с вырезом для поводка, связанного с поворотной платформой машины, размещенный на основании преобразователь угла поворота платформы в электрический информационный сигнал, вал которого снабжен опорой в виде подшипника скольжения, и одноступенчатую зубчатую передачу с параллельным расположением осей, включающую в себя ведущее зубчатое колесо, ось которого установлена в закрепленном на основании подшипнике качения и имеет резьбовое отверстие для крепления устройства на опорной раме неповоротной части машины, и находящееся в зацеплении с ведущим зубчатым колесом ведомое зубчатое колесо, закрепленное на валу указанного преобразователя, в котором, согласно полезной модели, зубчатая передача выполнена с возможностью выборки зазоров в зубчатом зацеплении, при этом ведущее зубчатое колесо выполнено разрезным и состоит из двух зубчатых венцов, связанных между собой с помощью двух упругих элементов с возможностью углового смещения зубчатых венцов друг относительно друга, ось ведущего зубчатого колеса снабжена фланцем, на котором закреплен с помощью винтов первый зубчатый венец, а второй зубчатый венец закреплен на указанном фланце с помощью винтов с возможностью углового смещения относительно первого зубчатого венца.
Решению поставленной задачи служат также частные существенные признаки полезной модели.
Упругие элементы выполнены в виде пружин растяжения, при этом в первом зубчатом венце выполнены два параллельных друг другу выреза под пружины растяжения, два отверстия для крепления на первом зубчатом венце одних из концевых частей пружин растяжения, два отверстия под стержни винтов крепления первого зубчатого венца на фланце оси ведущего зубчатого колеса и два дугообразных выреза под стержни винтов крепления второго зубчатого венца на указанном фланце, а во втором зубчатом венце выполнен совмещенный замкнутый фигурный вырез под пружины растяжения и головки винтов крепления первого зубчатого венца на указанном фланце, два отверстия для крепления на втором зубчатом венце других концевых частей пружин растяжения и два дугообразных выреза под стержни винтов крепления второго зубчатого венца на указанном фланце.
Предлагаемое выполнение ведущего зубчатого колеса обеспечивает безлюфтовую высокоточную передачу крутящего момента на вал преобразователя угла поворота платформы подъемно-транспортной машины в электрический информационный сигнал. Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении точности измерений угла поворота платформы подъемно-транспортной машины и неизменности характеристик предлагаемого устройства в течение всего срока его эксплуатации.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - место А на фиг. 1 в увеличенном масштабе, на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 и 6 - конструкция зубчатых венцов ведущего зубчатого колеса. На приведенных рисунках одни и те же детали обозначены одинаковыми позициями.
Осуществление полезной модели
Устройство для определения угла поворота платформы подъемно-транспортной машины содержит:
основание 1 с открытым вырезом 2 для поводка, связанного с платформой подъемно-транспортной машины;
размещенный на основании 1 преобразователь 3 угла поворота платформы подъемно-транспортной машины в электрический информационный сигнал, вал 4 которого снабжен опорой 5 в виде подшипника скольжения;
и одноступенчатую зубчатую передачу с параллельным расположением осей, включающую в себя ведущее зубчатое колесо 6, ось 7 которого установлена в закрепленном на основании 1 подшипнике 8 качения и имеет резьбовое отверстие 9 для крепления предлагаемого устройства на неподвижной оси многоканального токосъемника (на чертеже не показан), установленного на опорной раме неповоротной части подъемно-транспортной машины, и находящееся в зацеплении с ведущим зубчатым колесом 6 ведомое зубчатое колесо 10, связанное с одним из концов вала 4 с помощью резьбового соединения, снабженного контровочной гайкой 11. Зубчатые колеса 6 и 10 выполнены с равным количеством зубьев.
Ведущее зубчатое колесо 6 выполнено разрезным и состоит из двух зубчатых венцов 12 и 13, связанных между собой с помощью двух упругих элементов в виде пружин 14 растяжения с возможностью углового смещения зубчатых венцов 12 и 13 друг относительно друга. Ось 7 ведущего зубчатого колеса 6 снабжена фланцем 15, на котором закреплен с помощью винтов 16 зубчатый венец 12, а зубчатый венец 13 закреплен на фланце 15 с помощью винтов 17 с возможностью углового смещения относительно зубчатого венца 12. Винты 16 и 17 выполнены, предпочтительно, с цилиндрическими головками, смещенными друг относительно друга на 90°.
В зубчатом венце 12 выполнены два параллельных друг другу выреза 18 под пружины 14, два отверстия 19 для крепления на зубчатом венце 12 одних из концевых частей пружин 14, два отверстия 20 под стержни винтов 16 и два дугообразных выреза 21 под стержни винтов 17, а в зубчатом венце 13 выполнен совмещенный замкнутый фигурный вырез 22 под пружины 14 и цилиндрические головки винтов 16, два отверстия 23 для крепления на зубчатом венце 13 других концевых частей пружин 14 и два дугообразных выреза 24 под стержни винтов 17.
Конструкция преобразователя 3 угла поворота платформы подъемно-транспортной машины в электрический информационный сигнал не является предметом настоящей полезной модели. Он может быть выполнен, например, так же как и в устройстве-прототипе по патенту RU 94332 U1, в виде магнитного энкодера на основе эффекта Холла, включающего размещенную на печатной плате 25 магниточувствительную микросхему-преобразователь 26 и размещенный с зазором относительно микросхемы-преобразователя вращающийся постоянный магнит 27. При этом вал 4 преобразователя 3 выполнен из немагнитного материала с гнездом 28 на его головке 29. В гнезде 28 закреплен цилиндрический диаметрально намагниченный магнит 27. Шейка вала 4 установлена в отверстии опоры 5, закрепленной на основании 1 с помощью прижимных планок 30 и винтов 31. Печатная плата 25 закреплена на торце опоры 5 с помощью стоек 32, выполненных в виде втулок, в отверстия которых вставлены винты 33, пропущенные через отверстия в печатной плате 25 и ввернутые в резьбовые отверстия опоры 5. Отверстия в печатной плате 25 выполнены с гарантированными зазорами между ними и винтами 33 для регулировки положения микросхемы-преобразователя 26 относительно постоянного магнита 27. Преобразователь 3 снабжен закрепленным на основании 1 защитным металлическим кожухом 34 с гермовыводом 35 для соединения устройства с контроллером поворотной части подъемно-транспортной машины или с какой-либо регистрирующей аппаратурой. На донной части кожуха закреплен датчик 36 температуры в виде терморезистора.
Сборка предлагаемого устройство и его установка на многоканальном токосъемном устройстве подъемно-транспортной машины может быть произведена по известным правилам и не представляет труда для специалистов. При монтаже устройства на подъемно-транспортной машине вводят в вырез 2 основания 1 поводок, связанный с поворотной платформой, навертывают на неподвижную ось многоканального токосъемника ведущее зубчатое колесо 6 и фиксируют соединение с помощью гайки. При необходимости в процессе сборки устройства осуществляют юстировку магнитного энкодера, например, с помощью механического приспособления, используя для этого в качестве базовой поверхности внешнюю цилиндрическую поверхность головки 29 вала 4. Юстировку магнитного энкодера осуществляют до затягивания винтов 33 путем перемещения печатной платы 25 в пределах зазоров между отверстиями в печатной плате и крепежными винтами 33.
Устройство работает следующим образом.
При повороте платформы подъемно-транспортной машины поводок, связанный с платформой, поворачивает основание 1 с закрепленным на нем преобразователем 3 относительно ведущего зубчатого колеса 6. При этом поворачивается также ведомое зубчатое колесо 10 и связанный с ним вал 4 магнитного энкодера. Магнитный энкодер регистрирует прохождение магнитных полюсов вращающегося постоянного магнита 27 непосредственно вблизи чувствительного элемента - микросхемы-преобразователя 26, преобразуя эти данные в соответствующий электрический сигнал. Выходные сигналы преобразователя 3 и датчика 36 температуры поступают по кабельной линии связи на входы контроллера поворотной части подъемно-транспортной машины или непосредственно на входы регистрирующей аппаратуры.
Описанное устройство является лишь частным примером осуществления полезной модели. При его реализации могут использоваться также различные конструктивные исполнения элементов устройства, отличающиеся от описанных в данной заявке и приведенных на рисунках, иллюстрирующих полезную модель. Кроме того, предлагаемое устройство так же, как и устройство-прототип по патенту RU 94332 U1, может дополнительно содержать микроконтроллер с энергонезависимым запоминающим устройством. В этом случае магнитный энкодер (датчик угла) и датчик температуры подключаются к микроконтроллеру, а сам микроконтроллер подключается к линии связи с регистрирующей аппаратурой непосредственно или через схему согласования. Микроконтроллер может быть выполнен с возможностью запоминания адреса датчика угла, установки выходного сигнала датчика угла в заданное значение при определенном фиксированном положении платформы и с возможностью изменения направления отсчета угла относительно начала координат. Предлагаемое устройство может быть снабжено также элементами для защиты от обратного напряжения, перенапряжения, короткого замыкания выхода и импульсных помех по цепи питания и линии связи устройства с регистрирующей аппаратурой. Микроконтроллер, микросхема-преобразователь магнитного энкодера, схема согласования с линией связи и элементы для защиты от обратного напряжения, перенапряжения, короткого замыкания выхода и импульсных помех по цепи питания и линии связи могут быть расположены на одной печатной плате 25. В этом случае предлагаемое устройство может быть выполнено виде одной конструктивно законченной составной части системы безопасности подъемно-транспортной машины.
Промышленная применимость
Предлагаемое устройство может быть изготовлено промышленным способом на приборостроительном заводе с использованием современных электронных компонентов и технологий. В качестве магниточувствительной микросхемы-преобразователя 23 можно использовать микросхему "MLX 90316" фирмы Milexis.