устройство для взвешивания грузов на кранах

Формула изобретения

1. Устройство для взвешивания грузов на подъемных кранах, содержащее корпус, грузовой крюк, опорный подшипник, гайку и упругий элемент с размещенными на нем тензорезисторами и выполненный цельным телом вращения, отличающееся тем, что в нем силовоспринимающая часть упругого элемента, выполненная в форме цилиндра, охватывающего хвостовик крюка, сопряжена с кольцевой изгибаемой частью упругого элемента через кольцевую перемычку, срединная плоскость которой проходит через центр тяжести меридионального сечения кольцевой изгибаемой части, а плоскость сопряжения кольцевой изгибаемой части с опорной цилиндрической оболочкой смещена от срединной плоскости кольцевой перемычки на величину, определяемую зависимостью:



где S коэффициент тензочувствительности материала тензорезисторов;

К_н заданное значение коэффициента передачи датчика при номинальном значении измеряемой силы тяжести груза;

C и C- соответственно жесткость упругого элемента и величина ее изменения при номинальной нагрузке;

h_тi и R_тi соответственно расстояние от осевой плоскости, проходящей через центр тяжести меридионального сечения кольцевой изгибаемой части упругого элемента, и радиус подрезисторного выступа под i-тым тензорезистором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области подъемно-транспортного машиностроения, а именно к устройствам взвешивания грузов на кранах.

Известно устройство для взвешивания грузов на подъемных кранах, принятое в качестве аналога, в котором крюковая подвеска сопрягается с крюком через несколько датчиков растяжения (Патент ФРГ (DE) N 3629158, B 66 C 1/40). К недостаткам аналога относится прежде всего громоздкость конструкции.

Известно устройство для взвешивания грузов на подъемных кранах, принятое в качестве прототипа, содержащее упругий элемент, выполненный в виде размещенной между выполненными с центральными отверстиями верхней и нижней опорными плитами и охватывающей хвостовик крюка кольцевой пластиной, на средней части которой, имеющей толщину, большую толщин верхней и нижней частей, размещены тензорезисторные преобразователи (а.с. СССР N 1301765, B 66 C 13/16, G 01 G 19/14, опубл. 07.04.87 г. Бюл. N 13). К недостаткам прототипа следует отнести многодетальность, сложность сопряжения упругого элемента с силовводящей и опорной частями устройства, сложность получения линейной характеристики датчика.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и повышение линейности датчика.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для взвешивания грузов на подъемных кранах, содержащем корпус, грузовой крюк, опорный подшипник, гайку и упругий элемент с размещенными на нем тензорезисторами и выполненный цельным телом вращения силовоспринимающая часть упругого элемента, выполненная в форме цилиндра, охватывающего хвостовик крюка, сопряжена с кольцевой изгибаемой частью упругого элемента через кольцевую перемычку, срединная плоскость которой проходит через центр тяжести меридионального сечения кольцевой изгибаемой части, а плоскость сопряжения кольцевой изгибаемой части с опорной цилиндрической оболочкой смещена от срединной плоскости кольцевой перемычки на величину, определяемую зависимостью



где S коэффициент тензочувствительности материала тензорезисторов;

К_н заданное значение коэффициента передачи датчика при номинальном значении измеряемой силы тяжести груза;

C и C соответственно жесткость упругого элемента и величина ее изменения при номинальной нагрузке;

hтi и Rтi соответственно расстояние от осевой плоскости, проходящей через центр тяжести меридионального сечения кольцевой изгибаемой части упругого элемента и радиус подрезисторного выступа под i-тым тензорезистором;

Конструкция устройства для взвешивания груза на подъемных кранах представлена на фиг. 1. Устройство содержит крюк 1, который через гайку 2, опорный подшипник 3 и нажимную плиту 4 взаимодействует на силовоспринимающую часть 5 упругого элемента. Кольцевая изгибаемая часть 6 упругого элемента сопряжена с силовоспринимающей частью 5 через кольцевую перемычку 7, срединная плоскость которой проходит через точку О центр тяжести меридионального сечения кольцевой изгибающей части 6. Тензорезисторы 8 и 9 размещены на цилиндрических поверхностях выступов на торцах кольцевой изгибаемой части 6, которая через опорную цилиндрическую оболочку 10 сопряжена с корпусом 11, выполненным в виде траверсы, установленной в щеках 12. От внешней среды рабочая зона тензорезисторов герметизирована мембранами 13 и 14.

Работает устройство для взвешивания следующим образом. Под действием измеряемой силы веса груза F кольцевая часть 6 изгибается так, что ее меридиональное сечение поворачивается вокруг центра тяжести О на угол . При этом тензорезисторы 8 растягиваются, а тензорезисторы 9 сжимаются, что позволяет реализовать мостовую измерительную схему с четырьмя активными тензорезисторами.

Связь коэффициента передачи тензорезисторного датчика (К) с геометрическими и жесткостными параметрами упругого элемента можно представить в виде

(1)

где К" константа;

R_B и R_A соответственно радиусы опирания и силовведения для кольцевой изгибаемой части 6;

C коэффициент жесткости упругого элемента, приведенный в точке O_c.

Для обеспечения линейности характеристики датчика необходимо, чтобы

(2)

Так как в процессе деформирования упругого элемента величина изменяется, то условие (2) можно представить в виде:

(3)

где R и C соответственно изменение плеча изгибающих кольцо сил и изменение жесткости упругого элемента;

Изменение плеча изгибающих кольцо сил (R) связано с углом поворота его меридионального сечения () и смещением (D) торца опорной оболочки 10 относительно срединной плоскости перемычки 7 зависимостью

DR=

Угол поворота меридионального сечения кольца 6 связан с задаваемым коэффициентом передачи датчика при номинальной нагрузке (Кн), с радиусом цилиндрической поверхности под i-тым тензорезистором (Rтi), с расстоянием i-того тензорезистора от осевой плоскости, проходящей через точку O_c и коэффициентом тензочувствительности материала тензорезисторов (S) зависимостью:

(5)

На основании зависимостей (3), (4), (5) получим зависимость для искомой величины , обеспечивающей линейность характеристики устройства



Новым в предлагаемой конструкции устройства для взвешивания грузов на подъемных кранах является введение между силовоспринимающей цилиндрической частью упругого элемента и его кольцевой изгибаемой частью кольцевой перемычки, срединная плоскость которой проходит через центр тяжести меридионального сечения кольцевой изгибаемой части и смещение от этой плоскости торца опорной цилиндрической оболочки, что обеспечивает изменение плеча изгибаемых кольцо сил пропорционально изменению жесткости упругого элемента и, как следствие, обеспечивает высокую линейность характеристики датчика.