Стенд для исследования рабочих органов строительно-дорожных машин
Владельцы патента RU 2624830:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к технике измерений сопротивлений грунтов и снежно-ледяных образований резанию и может быть использовано для определения сил, действующих на вибрационный режущий орган строительно-дорожных машин. Устройство включает установленную на направляющих раму с жестко закрепленными на ней кронштейнами, П-образный упругий консольный элемент, шарнирно соединенный с рамой, основание, шарнирно соединенное с П-образным упругим консольным элементом, связанный с основанием держатель с рабочим органом, и горизонтальные тяги с установленными на них тензодатчиками, регистрирующими составляющие усилия резания. При этом тяга, регистрирующая горизонтальную составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня, установлена вдоль продольной оси стенда и шарнирно закреплена одним концом в кронштейнах рамы, а другим концом с основанием. Тяга, регистрирующая боковую составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня, установлена перпендикулярно продольной оси стенда и шарнирно закреплена одним концом в кронштейнах рамы, а другим концом с основанием. Тяга, регистрирующая вертикальную составляющую усилия резания и шарнирно связывающая раму с П-образным упругим консольным элементом, выполнена в виде вала с продольным отверстием по всей его длине и установлена параллельно продольной оси стенда в кронштейнах рамы. Между основанием и держателем с рабочим органом дополнительно установлена U-образная пружина, одна плоская стенка которой жестко закреплена на нижней части основания, а к другой плоской стенке прикреплен держатель для установки рабочих режущих органов. Внутри U-образной пружины дополнительно установлены и закреплены вибратор для создания возвратно-поступательных импульсов в вертикальной плоскости и устройство регистрации параметров вибрации, связанное с компьютером, к которому также подключены тензодатчики. Технический результат заключается в возможности проведения исследований вибрационных рабочих органов, повышении точности измерений составляющих усилий резания и осуществлении контроля нагрузочных параметров. 3 ил.
Изобретение относится к технике измерений сопротивлений грунтов и снежно-ледяных образований резанию и может быть использовано для определения сил, действующих на вибрационный режущий орган строительно-дорожных машин.
Известен стенд для измерения сопротивления грунтов резанию, содержащий раму, закрепленный на ней Т-образный упругий консольный элемент, на вертикальных и горизонтальных участках которого расположены тензодатчики, и держатель с режущим элементом, закрепленный на горизонтальном участке упругого элемента (Авторское свидетельство СССР №734514, дата приоритета 09.11.1977, дата публикации 15.05.1980, авторы: Пристайло Ю.П. и Смирнов В.Н., RU).
Недостатком известного стенда является низкая точность измерения из-за установки тензодатчиков на поверхности Т-образной консоли, что приводит к взаимному влиянию вертикальной составляющей усилия резания на величину горизонтальной составляющей усилия резания при резании мерзлых грунтов, так как на величину деформации вертикальной части Т-образной консоли влияет горизонтальная составляющая усилия резания и соответствующее плечо установки датчиков на вертикальной части, а также вертикальная составляющая и меньшее плечо, при этом деформация Т-образной консоли изменяется как по величине, так и по направлению, и разделить по отдельности влияние горизонтальной и вертикальной составляющих на ее изгибающий момент не представляется возможным.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является стенд для измерения сопротивления грунтов и снежно-ледяных образований резанию, принятый в качестве прототипа, содержащий установленную на направляющих раму с жестко закрепленными на ней кронштейнами, П-образный упругий консольный элемент, шарнирно соединенный с рамой, основание, шарнирно соединенное с П-образным упругим консольным элементом, жестко закрепленный на основании держатель с рабочим органом и горизонтальные тяги с установленными на них тензодатчиками, регистрирующими составляющие усилия резания, при этом тяга, регистрирующая горизонтальную составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня, установлена вдоль продольной оси стенда и шарнирно закреплена одним концом в кронштейнах рамы, а другим концом с основанием, тяга, регистрирующая боковую составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня, установлена перпендикулярно продольной оси стенда и шарнирно закреплена одним концом в кронштейнах рамы, а другим концом с основанием, тяга, регистрирующая вертикальную составляющую усилия резания и шарнирно связывающая раму с П-образным упругим консольным элементом, выполнена в виде вала с продольным отверстием по всей его длине и установлена параллельно продольной оси стенда в кронштейнах рамы.
Недостатком прототипа является невозможность проведения исследований вибрационных рабочих органов строительно-дорожных машин.
Задачей изобретения является обеспечение возможности проведения исследований вибрационных рабочих органов строительно-дорожных машин, обеспечение при этом точности и осуществление контроля нагрузочных параметров.
Для решения поставленной задачи предложен стенд для исследования рабочих органов строительно-дорожных машин, включающий установленную на направляющих раму с жестко закрепленными на ней кронштейнами, П-образный упругий консольный элемент, шарнирно соединенный с рамой, основание, шарнирно соединенное с П-образным упругим консольным элементом, связанный с основанием держатель с рабочим органом и горизонтальные тяги с установленными на них тензодатчиками, регистрирующими составляющие усилия резания. При этом тяга, регистрирующая горизонтальную составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня, установлена вдоль продольной оси стенда и шарнирно закреплена одним концом в кронштейнах рамы, а другим концом с основанием. Тяга, регистрирующая боковую составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня, установлена перпендикулярно продольной оси стенда и шарнирно закреплена одним концом в кронштейнах рамы, а другим концом с основанием. Тяга, регистрирующая вертикальную составляющую усилия резания и шарнирно связывающая раму с П-образным упругим консольным элементом, выполнена в виде вала с продольным отверстием по всей его длине и установлена параллельно продольной оси стенда в кронштейнах рамы. Новым является то, что стенд выполнен с возможностью исследования вибрационных рабочих органов с контролем параметров вибрации и выводом их значений на компьютер. При этом между основанием и держателем с рабочим органом дополнительно установлена U-образная пружина с осью симметрии, расположенной вдоль стенда, одна плоская стенка которой жестко закреплена на нижней части основания, а к другой плоской стенке прикреплен держатель для установки рабочих режущих органов, а внутри U-образной пружины дополнительно установлены и закреплены вибратор для создания возвратно-поступательных импульсов в вертикальной плоскости и устройство регистрации виброскорости, виброускорения, амплитуды и частоты синусоидальных колебаний, связанное с компьютером, к которому также подключены тензодатчики.
На фиг. 1 представлена функциональная схема заявляемого стенда; на фиг. 2 показан вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.
Заявляемый стенд для исследования рабочих органов строительно-дорожных машин установлен с помощью ползунов 1 на направляющих 2, причем в нижней части ползуны 1 соединены между собой посредством шпилек 3 с гайками 4 и шайбами 5.
Стенд содержит раму 6, шарнирно соединенную с П-образным упругим консольным элементом 7 и снабженную жестко закрепленными на ней кронштейнами 8 и 9. П-образный упругий консольный элемент 7 шарнирно соединен с основанием 10, на нижней части которого жестко закреплена U-образная пружина 11 с установленными в ней вибратором 12 и устройством 13 регистрации параметров вибраций. Ось симметрии U-образной пружины 11 расположена вдоль стенда, а к ее нижней плоской стенке присоединен держатель 14 режущего органа 15, например отвала (фиг. 1, фиг. 2).
Стенд снабжен горизонтальными тягами с установленными на них тензодатчиками 16, регистрирующими составляющие усилия резания. Тяга 17 с наклеенными с обеих сторон тензодатчиками 16, регистрирующая горизонтальную составляющую, выполнена в виде стержня с двумя отверстиями на концах, перпендикулярно расположенными оси тяги, и установлена вдоль продольной оси стенда. Одним концом тяга 17 шарнирно закреплена с помощью выполненного с шаровой головкой пальца 18, резиновых прокладок 19, шайбы 20 и шплинта 21 в кронштейнах 8 рамы 6, закрепленной между ползунами 1 с помощью болтов 22 и гаек 23. Другим концом тяга 17 при помощи второго пальца 18 таким же образом шарнирно соединена с основанием 10 (фиг. 3). Тяга 24 с наклеенными с обеих сторон тензодатчиками 16, регистрирующая боковую составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня с двумя отверстиями на концах, перпендикулярно расположенными оси тяги, и установлена перпендикулярно продольной оси стенда (фиг. 2). Одним концом тяга 24 шарнирно закреплена в кронштейнах 26 с помощью выполненного с шаровой головкой пальца 25, резиновых прокладок 19, шайбы 20 и шплинта 21. Другим концом тяга 24 с помощью другого пальца 25 таким же образом соединена с основанием 10. Кронштейны 26, выполненные Г-образной формы, установлены на поверхности ползуна 1 и скреплены совместно с рамой 6 и с обоими ползунами с помощью болтов 22 и гаек 23, Тяга 27, регистрирующая вертикальную составляющую усилия резания, выполнена в виде вала с продольным отверстием по всей его длине и с шаровыми головками и установлена вдоль продольной оси стенда в кронштейнах 9 рамы 6. На тяге 27 также установлены тензодатчики 16 и втулки 28, а на шаровые головки тяги 27 установлен с возможностью вращательного движения П-образный упругий консольный элемент 7, снабженный взаимно перпендикулярными отверстиями, который с помощью пальца 29, установленного в нижней части П-образного упругого консольного элемента 7, шарнирно соединен с основанием 10 через установленные на основании проушины 30. U-образная пружина 11 закреплена на нижней части основания 10 с помощью болтов 31, а к ее нижней плоской стенке с помощью болтов 32 закреплен держатель 14 с режущим органом 15. Внутри U-образной пружины 11 установлен вибратор 12 с регулировкой частоты колебаний, и устройство 13 регистрации виброскорости, виброускорения, амплитуды и частоты синусоидальных колебаний с выводом их значений на экран персонального компьютера (ПК) 33. Для фиксации тяги 27 в заданном положении предусмотрена пластина 34, закрепленная с помощью болтов 35 на кронштейне 9.
Стенд работает следующим образом.
Режущий орган 15 выставляют в определенном положении на нужную глубину резания. В движение стенд приводится с помощью привода перемещения ползунов (условно не показано). С помощью регулятора частоты вибраций, создаваемых вибратором 12, задают необходимую частоту. Вибрации передаются на держатель 14 и создают возвратно-поступательные движения режущего органа 15.
В процессе резания грунтов или снежно-ледяных образований в каждый момент времени на режущий орган 15 действуют горизонтальная составляющая усилия резания РГ, вертикальная составляющая усилия резания РВ и боковая составляющая усилия резания РБ (которая возникает при изменении угла установки рабочего органа 15). Действие этих сил через держатель 14 и U-образную пружину 11 передается тягам 17, 24 и 27 следующим образом.
Горизонтальная составляющая усилия резания РГ за счет шарнирного соединения держателя 14 через U-образную пружину 11 с П-образным упругим консольным элементом 7 отклоняет держатель 14 от горизонтального положения, относительно пальца 24 и создает растягивающее напряжение в тяге 17, передающееся тензодатчиками 16 в ПК 33 для наблюдения и записи.
Боковая составляющая усилия резания РБ за счет шарнирного соединения держателя 14 через U-образную пружину 11 с П-образным упругим консольным элементом 7 отклоняет держатель 14 от горизонтального положения относительно тяги 24 и создает растягивающее напряжение в тяге 27, передающееся тензодатчиками в ПК 33 для наблюдения и записи.
Вертикальная составляющая усилия резания РВ от режущего органа 15 через держатель 14 передает усилия на палец 29, шарнирно соединяющий держатель 14 через U-образную пружину 11 с П-образным упругим консольным элементом 7, и создает растягивающее напряжение в тяге 27, передающееся тензодатчиками в ПК 33 для наблюдения и записи.
Вибратор 12 с регулировкой частоты колебаний совершает колебания, передающиеся через U-образную пружину 11 на рабочий орган 15. Устройство 13 обеспечивает регистрацию виброскорости, виброускорения, амплитуды и частоты синусоидальных колебаний и вывод полученных данных на экран ПК 33.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет проводить исследования вибрационных рабочих органов, повысить точность измерения составляющих усилий резания за счет установки тензодатчиков на разных тягах и осуществить контроль нагрузочных параметров.
Стенд для исследования рабочих органов строительно-дорожных машин, включающий установленную на направляющих раму с жестко закрепленными на ней кронштейнами, П-образный упругий консольный элемент, шарнирно соединенный с рамой, основание, шарнирно соединенное с П-образным упругим консольным элементом, связанный с основанием держатель с рабочим органом, и горизонтальные тяги с установленными на них тензодатчиками, регистрирующими составляющие усилия резания, при этом тяга, регистрирующая горизонтальную составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня, установлена вдоль продольной оси стенда и шарнирно закреплена одним концом в кронштейнах рамы, а другим концом с основанием, тяга, регистрирующая боковую составляющую усилия резания, выполнена в виде стержня, установлена перпендикулярно продольной оси стенда и шарнирно закреплена одним концом в кронштейнах рамы, а другим концом с основанием, тяга, регистрирующая вертикальную составляющую усилия резания и шарнирно связывающая раму с П-образным упругим консольным элементом, выполнена в виде вала с продольным отверстием по всей его длине и установлена параллельно продольной оси стенда в кронштейнах рамы, отличающийся тем, что между основанием и держателем с рабочим органом дополнительно установлена U-образная пружина с осью симметрии, расположенной вдоль стенда, одна плоская стенка которой жестко закреплена на нижней части основания, а к другой плоской стенке прикреплен держатель для установки рабочих режущих органов, а внутри U-образной пружины дополнительно установлены и закреплены вибратор для создания возвратно-поступательных импульсов в вертикальной плоскости и устройство регистрации виброскорости, виброускорения, амплитуды и частоты синусоидальных колебаний, связанное с компьютером, к которому также подключены тензодатчики.
