Весоизмерительное устройство

 

Союз Советскид

Социалистических

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТИЛЬСТВУ (6f ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.1279 (21) 2855350/18-10 (51)M. КЛ

G 01 G 9/00 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 3011.81. Бюллетень Н9 44

Дата опубликования описания 30.1181 (53) УДК 881.2e9 (088. 8) (72) Автор изобретения

В.И. Вдовиченко (71) Заявитель

Государственный проектно-конструкторский институт рыбопромыслового флота Минрыбхоза .СССР (54) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устрой ст вам дл я вз веши ван ия „и апр имер, рыбопродуктов в условиях морской кач5 ки.

Известны тензометрические платфор— менные весы, содержащие весовую платформу, опирающуюся на тензодатчики, автокомпенсатор и корректор .ошибок, выполненный в виде дополнительной платформы, идентичной весовой, нагруженной эталонной массой и опирающейся на тензодатчики (1).

Известное устройство позволяет производить взвешивание в условиях 15 неспокойного моря, однако киеет сложную электронную схему, Наиболее близким к предлагаемому является весоизмерительное устройство, содержащее грузоприемную плат- 2О форму, соединенную с квадрантами элементами связи, и станину (2) .

Недостаток известного устройства . состоит в том, что оси квадрантов установлены в подшипниках качения, которые снижают пороговую чувствительность механизма и препятствуют повышению точности. Существенным недоста- тком такой конструкции также является различная величина погрешностей изме- 30 рения при качке в двух взаимно перпенд икул ярных плоскост я х. Наличие этого недостатка требует либо ограничения ориентации весов на палубе судна, что создает известные неудобства при расстановке оборудования, либо загрубления класса точности весоизмерительного прибора относительно наихудшего направления качки.

Цель изобретения — повышение точности измерения в условиях морской качки.

Поставленная цель достигается тем, что квадранты расположены в гориэоно тальной плоскости под углом 120 друг к другу, и каждый из них выполнен в виде симметричного тела вращения, образованного из двух малых и одного большого цилиндров, и двух конусных частей, жестко закрепленных на части поверхности малых цилиндров, причем конусные части .смежных квадрантов соединены элементами связи между собой, а свободные поверхности малых цилиндров и больших цилиндров — соответственно со, станиной и грузоприем ной платформой.

Один вариант исполнения т1редусматривает выполнение элементов связи в виде гибких лент, а другой - в виде

885816 зубчатых передач, причем в первом сиучае конусные части двух смежных квадрантов соединены между собой перекрещивающимися гибкими лентами.

На фиг. 1 изображено. устройство, общий ниц, продольный разрезу на фиг. 2 — разрез A-A на фиг. 11 на фиг. 3 — горизонтальная проекция расположения квадрантов весов; на фнг. 4 — расчетная схема влияния моментов инерции масс квадрантов на поло>кение равновесия устройства, на фиг. 5 — схема соединения контактирующих поверхностей устройства посредством зу бчатых зацеплений у на фиг. б — квадрант в разобранном виде, аксонометрическая проекция.

Устройство содержит верхнее и нижнее кольца 1 и 2, соединенные между собой стой ками 3 и 4, которые попарно расположены на окружности со сдвигом 20 и образуют станину. Квадранты 5 расположены в горизонтальной о .плоскости под углом 120 и выполнены в виде симметрично-ступенчатого тела вращения (фиг. б) с жестко прикрепленными на краях малых цилиндров а частями конусов б, образующие которых наклонены под углом 30 к оси цио линдров и контактируют между собой через перекрещивающиеся гибкие ленты 7 и 8, концы которых закреплены на смежно противоположных частях конусов б. К свободным поверхностям малых цилиндров С ступенчатого тела вращения снизу закреплены концы гибких лент 9 и 10, а другие их концы соответственно закреплены на стойках 3 и 4 ст".íèíû. Кольца ll и 12„ соединенные вертикальными стойками 13, расположенными со сдвигом по окружности на 120, образуют груэоприемную платформу. Нижние части стоек 13 соединены гибкими лентами 14 с наружными поверхностями больших цилиндров 3 ступенчатого тела вращения.

Квадранты 5 могут быть соединены между собой и со стойками также посредством зубчатых зацеплений. При этом на контактирующих частях конусов выполнено зубчатое зацепление, а поверхности цилиндров имеют зубчатые профили, находящиеся в зацеплении с зубчатыми рейками 15, установленными на стойках 4 и 13 (фиг. 5).

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии груза, воздействующего на верхнее кольцо ll, квадранты 5 находятся в крайнем нижнем положении и повернуты против .часовой стрелки до упора частей конусов 6 в стойки 4 и 3. В этом положении сумма моментов, создаваемых квадрантами 5, уравновешивается моментом, создаваемым весом грузоприемной платфорьы.

Прн воздействии навешиваемого груза на кольцо 11 его вес передается через стойки 13 и ленты 14 на квадранты 5 и поворачивает их по часовой стрелке с одновременным подъемом вверх. При этом центры масс частей конусов б удаляются от центров поворота квадрантов 5, и уравновешивающий момент возрастает до тех пор пока не сравняется с моментом, создаваемым вэвешиваемлм грузом.

Основными причинами, способными нарушить установившееся равновесие устройства при качке основания. (палубы судна), являются статический наклон, разность ускорений измеряемой и уравновешивающей массы и моменты сил инерции, воздействующие на квадранты.

15 Благодаря тому, что устройство представляет собой симметричную конструкцию относительно вертикальной оси, все причины, способные вывести устройство из равновесия, действуют

2О на устройство одинаково при качке основания в любой плоскости. Это отличие предлагаемого устройства явля-. ется существенным преимуществом перед всеми известными механическими устройствами для измерения массы, которые имеют всегда резко отличные характеристики точности при качке в разных плоскостях.

При статических наклонах суммарный уравновешивающий момент, создаваемый квадрантами, не зависит от угла наклона весов в любом направлении. Для доказательства этого примем к сведению, что при наклоне весов .сила веса квадрантов и груэоприемного устройства с грузом раскладывается на вертикальную и горизонтальную

° составляющие. При этом вертикальные составляющие всех грузов, влияющих на равновесие систеьж, с ростом угла

4Q наклона весов уменьшаются в одинаковом отношении, поэтому равновесие системы не зависит от величины этих составляющих. Вертикальные составляющие веса квадрантов всегда создают суммирую4 щиеся моменты одного знака, а их величина уменьшается при росте угла наклона весов в том же отношении, что и величина вертикальной составляющей груза. Поэтому равновесие систеью не зависит от величины изменяющихся вертикальных составляющих. Следовательно, для доказательства нечувствительности устройства к наклонам достаточно доказать, что горизонтальные составляющие, которые создают на противоположных квадрантах моменты разного знака, также не влияют на равнове сие си стемы .

На горизонтальной проекции распо ложения квадрантов весов (фиг. 3) горизонтальные составляющие р сил веса изображаются беэ искажений«0«, и 0 - оси вращения квадрантов р - горизонтальный след вертикальнои плоскости, в которой наклонены весну Ч - угол между плоскостью наклона

885816 измерительного устройства . и плоскостью вращения одного из квадрантов

После изменения 3 в интервалеО + условия равновесия периодически повторяются. Так как квадранты соединены между собой лентами, не допускающими 5 их относительного проворачивания,то в показанном положении силы Р1 и Р создают момент одного знака, а сила

Р, — другого знака; Условием независимости положения равновесия от наклона весов является равенство нулю суммы моментов снл Р„., P и Р (горизонтальная составляющая груза и грузоприемного узла не рассматривается, так как воспринимается направляющими стоек 3, 4 и 13 и на рав- 15 новесие не влияет).

С учетом сказанного имеем условие независимости равновесия

Р 6001ф- Я7 0 5 - У)= 26005Т, 20 где Р = P = Р— горизонтальные составляющие сил веса одинаковых квадрантов.

0 — действующая величина плеча квадрантов.

Тригонометрические преобразования показывают, что это выражение является тождеством, откуда следует, что положение равновесия не зависит ни от ЗО величины горизонтальных составляющих (от угла наклона при качке), ни QT . величины угла г, определяющего направление плоскости .наклонов.

Разность взаимного положения цент- З5 ров измеряемой и уравновешивающих масс в предлагаемом устройстве может быть доведена до весьма малой величины, практически не влияющей на погрешность измерения, путем раэме- 40 щения в нижней части грузоприемного устройства, например на кольце. 12, балластного груза (не показан) .

Влияние действующих на квадранты моментов сил инерции не сказывается 45 по той причине, что при любом положении плоскости качки весов сумма моментов сил инерции для противоле жащих квадрантов всегда одинакова (по аналогии с любой симметричной трехфаэной системой) .

Квадрану 5„, 5 1 и 5 (фиг. 4) под углом - -, 2„= g< =3 - векторы . моментов инерции массы Š— вектор . углового ускорения качки; у - угол между плоскостью качки р и плоскостью, перпендикулярной оси второго квадранта.

Моменты сил инерции квадрантов от.носительно осей ступенчатого тела вращения определяются по формуле ф)

МИ= QE СОа Ч, где Ч вЂ” угол между векторами, для квадранта 5 Ч = ф, для квадрантов.

5 и 5у Ч j - ф и Ч= - + g соответственно.

Условием независимости положения равновесия неподвижной си ст еды механизма от воздействия инерционных моментов является доказательство тождества.

Mxg=bhw„+ Ми

Иэ фиг. 4 имеем Е с08 f ЭЕсОз ")+3С 005 — +f !

2 з

Тригонометрические преобразования показывают, что выражение является тожде ст вом.

Разность ускорений измеряемой и уравновешивающей масс сводится к минимуму, практически не влияющему на погрешность известными конструктивнимы приемами, позволяющими максимально сблизить центры обеих масс.

Устройство может быть выполнено также с применением вместо гибких лент 9 и 14 зубчато-реечных зацеплений 15 и вместо лент 7 и 8 конического зубчатого зацепления. При этом предлагается несущественное, изменение погрешности при сохранении всех описанных ранее свойств. Лучший из вариантов может быть определен технико-экономическим сравнением с учетом условий эксплуатации и требований завода-изготовителя.

Формула изобретения

Весоизмерительное Устройство, содержащее грузоприемную платформу, соединенную с квадрантами элементами связи, и станину, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повыаения точности измерения в условиях морской качки, квадранты расположены в горизонтальной плоскости под углом 120О друг к другу, и каждый из них выполнен в виде симметричного тела вращения,. образованного из двух малых и одного большого цилиндров, и двух конусных частей, жестко закрепленных на части поверхности малых ципиндров, причем конусные части смежных квадрантов соединены элементами связи между собой, а свободные поверхности малых цилиндров и боль,ших ципиндров †. соответственно, со станиной и грузоприемной платформой.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что элементы связи выполнены в виде гибких лент, причем коиусные части двух смежных квадрантов соединены между собой перекрещивающимися гибкими лентами, к свободным поверхностям малых: ципиндров гибкие ленты закреплены снизу, а к большим цилиндрам - сверху а

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что элементы связи выполнены в виде зубчатых передач.

885816

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ю 699343, кл G 01 G 9/00, 1976.

Фиг. /

4-Р

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2718129/18-10, кл. G 01 G 1/06, 1978 (прототип ) .

885816

Составитель В. Вйцнаов

Редактор Л. Горбунова Техред С.Мигунова Корректор В. Синицкая

Заказ 10529/61 . Тирам 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауюская наб. д. 4/S

Филиал ППП Патент, r. Уагород, ул. Проектная, 4