Устройство для измерения усилий зацепления движителей очистных комбайнов

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение достоверности измерений за счет снижения искажений измеряемых величин. Устройство включает рейку 26 с основанием и сопряженными с ним зубьями 1. Каждый зуб 1 выполнен с расположенным в его основании пазом 3, обращенным в сторону звездочки. Длина паза 3 не меньше максимальной длины захода зуба звездочки. На рабочих гранях 5,6 зуба 1 выполнены пазы 7,8, образующие выступы 11 и расположенные эквидистантно скорости скольжения зубьев 1 и зуба приводного колеса. На гранях ножки 19 основания 2 установлены тензодатчики (ТД) тяговых и радиальных усилий зацепления. При этом ТД 24 точки контакта размещены в пазах рабочей грани зуба 1 длиной, равной толщине ножки 19 основания 2 зуба 1. При взаимодействии зубьев приводного колеса движителя механизма подачи очистного комбайна с зубьями 1 направляющей рейки 26 осуществляется перемещение корпуса комбайна. При этом на выступах рабочих граней формируются тяговые и радиальные усилия зацепления. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Е 21 С 29/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1f

22

1Д

Ф/2 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф (21) 4379263/31-03 (22) 17.02.88 (46) 15.08.90. Бюл. ¹ 30 (71) Донецкий политехнический институт (72) Н.Г.Бойко и И.А.Горобец (53) 621.831.4 (088.8) (56) Альшица Я,И, Аппаратура и методы исследования горных машин, M.: Недра, 1969.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1399462, кл. Е 21 С 29/02, 27.03,87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ. ЗАЦЕПЛЕНИЯ ДВИЖИТЕЛЕЙ ОЧИ. СТНЫХ КОМБАЙНОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — повышение достоверности измерений за счет снижения искажений измеряемых величин. Устройство включает рейку 26 с основанием и сопряженными с ним зубьями 1. Каждый зуб 1 выполнен с расположенным в его основаBudA. БЫ, 1585514 А1 нии пазом 3, обращенным в сторону звездочки. Длина паза 3 не.меньше максимальной длины захода зуба звездочки. На рабочих гранях 5,6 зуба 1 выполнены пазы

7,8, образующие. выступы 11 и расположенные эквидистантно скорости скольжения . зубьев 1 и зуба приводного колеса. На гранях ножки 19 основания 2 установлены тензодатчики (ТД) тяговых и радиальных усилий зацепления. При этом ТД 24 точки контакта размещен в пазах рабочей грани зуба 1 длиной, равной толщине ножки 19 основания 2 зуба 1. При взаимодействии зубьев приводного колеса движителя механизма подачи очистного комбайна с зубьями 1 направляющей рейки 26 осуществляется перемещение корпуса комбайна. При этом на выступах рабочих граней формируются тяговые и радиальные усилия зацепления. 7 ил.

1585514

20

40

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к тензометрическим инструментам движителей зубчато-реечного типа бесцепной системы подачи очистных комбайнов.

Целью изобретения является повышение достоверности измерений за счет снижения искажений измеряемых величин.

На фиг. 1 изображено устройство, внеш-. ний вид; на фиг. 2 — видА на фиг. 1; на фиг. 3вид Б на фиг. 2; нэ фиг. 4- вид В на фиг, 2; на фиг. 5 — эпюра изгибающих моментов зуба устройства; на фиг. b — схема соединений тенэодатчиков устройства; нэ фиг, 7— блок-схема измерений.

Устройство для измерения усилий зацепления движителей очистных комбайнов состоит из зуба 1. основание 2 которого снабжено пазом 3 с длиной, превышающей длину L пятна контакта 4 профиля зуба 1, На рабочих гранях 5,6 зуба 1 выполнены пазы 7 — 10, образующие выступы 11 и 12 и расположенные эквидистантно скорости скольжения зубьев 1 и 13 приводного колеса 14. На гранях 15 — 18 ножки 19 основания

20 со стороны действия сил F u R установлены тензодатчики 20 — 23, которые соединены по полумостовой схеме. При этом тенэодатчики 20-23 расположены вдоль оси ножки 19 основания 2 зуба 1, В пазах 7 и 9 зуба 1 на длине, равной толщине G ножки 19 основания 2 зуба 1, установлены тензодатчики 24 и 25, соединенные по полумостовой. схеме. Зубья 1 устройства закреплены нэ направляющей 26 посредством болтов 27 и шпонок 28, взаимодействующих с пазом 29 зуба 1 и выступом 30 направляющей 26. Тензодатчики 20 — 25 посредством тензоусилителей 31 соединены с регистри рующей аппаратурой 32.

Устройство работает следующим обра- зом, При взаимодействии зубьев 13 приводного колеса 14 движителя механизма подачи очистного комбайна с зубьями 1 направляющей рейки 26 осуществляется перемещение корпуса комбайна, При этом на выступах 12 рабочих граней 6 (или на выступах 11 рабочих граней 5 при реверси- .. ровании направления перемещения ком.байна) формируются тя говые F u радиальные R усилия зацепления. Рассмотрим работу устройства под воздействием каждого из этих усилий.

При воздействии тяговых усилий зацепления Е(параллельных направлению перемещения комбайна) на выступ 12 рабочей грани 6 зуба 1 происходит деформация граней 15 и 16 совместно с зацепленными на них тензодатчиками 20 и 21.

Деформации тензодатчиков 20 и 21 вызывают изменение их сопротивления и появление сигнала рассогласования, который, усиливаясь тенэоусилителем 31. регистрируется на регистрирующей аппаратуре 32.

Выполнение пазов 7 — 10 позволяет взаимодействовать зубу 1 с зубом 13 приводного колеса 14 только через выступ 11 или 12 (в зависимости от направления перемещения комбайна). Такое выполнение устройства позволяет зафиксировать высоту приложения усилий зацепления относительно основания 2 зуба 1, а следовательно, устранить влияния изменений точки приложения усилий зацепления по высоте. зуба 1 на формирование,сигналов нэ тензодатчиках 20-25.

Для избежания влияния точки приложения усилия F по ширине зуба 1 на показания тензодатчиков 20, 21 в основании 2 зуба 1 выполнен паз 3. Однако при этом внецентренные воздействия усилий Е и R нэ одну из граней 5,6 зуба 1 вызывают появления нежелательного крутящего момента на ножке 19 основания 2. Для устранения влияний деформаций кручения ножки 19 зуба

1 на показания тензодатчиков 20, 21 последние располагаются вдоль оси ножки 19 основания 2 со стороны воздействия усилия

F. Отклонения расположения тенэодатчиков 20, 21 относительно оси ножки 19 основания 2 (как показывают результаты наших исследований) приводят к появлению значительных погрешностей измерений, вызванных изменением плеча приложения усилий зацепления.

При воздействии тягового усилия F на вйступы 11, 12 происходит также изгиб рабочих граней 5,6, размещенных благодаря пазу 3 консольно к ножке 19 зуба 1. При этом пропорционально плечу приложения по ширине зуба 1 и величине силы F деформируются тензодатчики 24 и 25. Сигналы, снимаемые с тензодатчиков 24, 25, пропорциональные изгибающему моменту силы F, усиливаются тенэоусилителем 31 и регистрируются на регистрирующей аппаратуре

32. Для определения полного и безыскаженного спектра положения точки контакта зубьев 1 и 13 движителя необходимо, чтобы длина паза 3 превышала длину L пятна контакта. При уменьшении длины паза 3 и контактировании зуба 1 с зубом 13 на длине L, превышающей длину паза 3, деформации тензодатчиков 24, 25 происходить не будут.

Следовательно, определить мгновенное положение точки контакта зубьев 1 и 13 становится невозможным, что приводит к уменьшению достоверности и информативности измерений. Аналогичные результаты получают при увеличении длины располо15В5514

10

25

35

50 жения тензодатчиков 24, 25 толщины G ножки 19 основания 2 зуба 1. При уменьшении длины расположения тензодатчиков 24, 25 резко снижается их чувствительность и информативность и достоверность измерений. Поэтому необходимо, чтобы длина паза

3 зуба 1 превышала длину1 пятна контакта

4, а длина расположения тензодатчиков 24, 25 равнялась толщине G ножки 19 зуба 1.

Для устранения выхода из строя тензодатчиков 24, 25 при взаимодействии зубьев

1 и 13 последние располагаются в пазах 8 и

10 рабочих граней 5,6. При этом для повышения достоверности информации и снижения погрешности измерений расположение пазов 7 — 10 на зубе 1 должно быть эквидистантно скорости скольжения Vs зубьев 1 и

13 в зацеплении. При отклонениях расположения пазов 7-10 от эквидистанты скорости скольжения Vs (по данным наших исследований) происходит значительное влияние воздействия на тензодатчики 26, 24 усилий зацепления, что приводит к погрешностям измерений.

Под действием тягового усилия F, вызывающего появление крутящего момента. на ножке 19 зуба 1, происходят также деформации тензодатчиков 22, 23, Однако вследствие их расположения вдоль оси ножки 19 зуба 1 со стороны действия усилия R деформации тензодатчиков 22, 23, а следовательно, снимаемые с них сигналы, будут одинаковы, Это благодаря дифференциальной схеме соединения тензодатчиков 22, 23, т.е, вычитанию одинаковых сигналов этих тензодатчиков, приводит к отсутствию показаний регистрирующей аппаратуры 32. Таким образом, воздействия усилий F на зуб

1 не приводят к погрешности измерений усилия R, Под действием радиального усилия R в зацеплении осуществляется деформация ножки 19 основания 2 зуба 1 по граням 17, 18 и, соответственно, тензодатчиков 22,.23.

При этом сигналы, снимаемые с тензодатчиков 22 и 23, усиливаясь тензоусилителем 31, регистрируются на регистрирующей аппаратуре 32, Для устранения. влияния внецентренного приложения усилия R к зубу 1 на показания тенэодатчиков 22 и 23 последние устанавливаются вдоль оси ножки 19 основания 2 зуба 1 со стороны действия силы R.

Смещение расположения тензодатчиков 22 и 23 относительно оси ножки 19 зуба 1 приводит к увеличению погрешности измерения.

Воздействие силы R на ножку 19 основания 2 зуба 1 вызывает также деформацию тенэодатчиков 20 и 21. Однако вследствие того, что эти тензодатчики расположены вдоль оси.ножки 19 основания 2 зуба 1, их деформации будут одинаковы, а раэностный сигнал благодаря их дифференциальной схеме соединения равен нулю.

Воздействие усилия R оказывает влияние и на показания тенэодатчиков 24 и 25, усиливая или уменьшая (в зависимости от направления усилия R) изгибающий момент, воздействующий на грани 6 и 7. Поэтому при обработке полученной информации точное значение положения точки контакта зубьев 1 и 13 по ширине зуба 1 определяется как частное разности значений суммарного изгибающего момента на гранях 6,5, определенного тензодатчиками 24, 25, и произведения радиального усилия на толщину зуба 1 на величину тягового усилия F.

Для изучения влияния изменений шага зубьев 1 на процесс зацепления пазы 29 зубьев 1 выполнены большими, чем ширина выступов 30 рейки направляющей 26, а отверстия болтового 27 крепления зуба 1 выполнены овальными, За счет этого имеется воэможность смещения зубьев 1 устройства относительно направляющей 26 рейки.

Применение предлагаемого устройства для измерения усилий зацепления движителей очистных комбайнов позволяет по сравнению с прототипом повысить достоверность измерений, которая осуществлена незначительными деформациями зуба, благодаря выполнению паза в основании зуба устройства, Устройство позволяет с точностью 95% определять составляющие усилий зацепления и точки их приложения беэ взаимовлияний последних друг на друга. Более высокая прочность и жесткость устройства позволяет осуществить безыскаженные и достоверные измерения более высоких значений усилий зацепления, приблизив условия проведения измерений к реальным.

Устройство характеризуется простотой его конструкции и более высокой технологичностью изготовления. Габариты и конструкция устройства позволяют разместить его в качестве рейки бесцепной системы подачи очистных комбайнов с формой, шагом и расположением зубьев аналогичными натурной зубчатой рейке. Это позволяет. определить кинематические и силовые характеристики движителя механизма подачи. Конструкция устройства позволяет, изготавливать профиль рабочих граней зубьев различной конфигурации, что позволяет инструментально разыскивать оптимальный профиль зубьев движителя механизма подачи. Устройство позволяет также выявлять влияния технологических ошибок изготовления элементов зацепления и их износа на силовые характеристики

1585514

4 процесса зацепления, а также определять их предельные значения, минимально влияющие на силовую картину зацепления и нагруженность узлов. Устройство также позволяет изучать влияния изменений межцентрового расстояния движителя на нагруженность его узлов. Все зто позволяет применять устройство в системах управления и контроля нагруженности движителей зубчато-реечного типа.

Формула изобретения

Устройство для измерения усилий зацепления движителей очистных комбайнов, содержащее рейку, включающую основание и сопряженные с ним зубья с тензодатчиками тяговых и. радиальных усилий зацепления и тензодатчиками точки контакта, звездочку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности измереНий, каждый зуб выполнен с пазом, который распо5 ложен в основании зуба и обращен в сторону звездочки, при этом длина паза не меньше максимальной длины захода зуба звездочки, и дополнительными пазами, которые выполнены на рабочих гранях зубьев

10 перпендикулярно задней грани зуба, причем тензодатчики тяговых и радиальных усилий зацепления расположены у основания зуба со стороны действия тяговых и радиальных усилий зацепления и ориенти15 рованы относительно вертикальной оси зуба, а тензодатчики точки контакта размещены в пазах рабочей грани зуба, длиной, равной толщине ножки основания зуба, 1585514

1585514

Составитель Д.Бильская

Редактор Т.Лазоренко . Техред М.Моргентал Корректор М. Самборская

Заказ 2313 Тираж 385 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101