Весы с ограничителями горизонтальных перемещений весоприемных платформ
Основная область применения - большегрузные весы, например, для взвешивания автомобилей, железнодорожных вагонов, слябов, металлопроката и т.п. массивных объектов, при размещении которых на весоприемных платформах могут возникать большие поперечные смещения и колебания, угрожающие целостности конструкции весов, датчиков, и снижающие точность взвешивания. Техническими результатами, достигаемыми с помощью полезной модели, являются повышение точности, технологичности и заводской готовности. Для этого ограничители горизонтальных перемещений весоприемных платформ выполнены в виде направляющих стержней, соединяющих весоприемные платформы с фундаментом через размещенные на весоприемных платформах и на фундаменте крепежные узлы, продольные оси направляющих стержней расположены в горизонтальной плоскости, направляющие стержни выполнены с резьбовыми участками на концах, например, в виде шпилек, крепежные узлы выполнены с возможностью регулировки длин участков направляющих стержней, расположенных между крепежными узлами, по меньшей мере один направляющий стержень расположен параллельно продольной оси весов, и, по меньшей мере два направляющих стержня расположены перпендикулярно продольной оси весов, при этом суммарная изгибная жесткость направляющих стержней в направлении приложения измеряемого веса и длины направляющих стержней между крепежными узлами удовлетворяет эмпирическим соотношениям.
Полезная модель относится к области измерительной техники, к устройствам для взвешивания. Основная область применения -большегрузные весы, например, для взвешивания автомобилей, железнодорожных вагонов, слябов, металлопроката и т.п.массивных объектов, при размещении которых на весоприемных платформах могут возникать большие поперечные смещения и колебания, угрожающие целостности конструкции весов, датчиков, и снижающие точность взвешивания.
Известны весы с ограничителями горизонтальных перемещений весоприемных платформ, содержащие пластины, накладываемые сверху на горизонтальную часть пандуса и на весоприемные платформы, и ограничивающие горизонтальные смещения последних при заезде и съезде автомобиля. (Патент 
61415 на полезную модель «Весы для взвешивания большегрузных объектов», МПК G01G 19/02, 2006 г.).
Недостатком этого устройства является размещение ограничителей на верхней части весоприемных платформ и пандусов, что может привести к их поломке колесами автомобиля.
Наиболее близким к полезной модели по совокупности существенных признаков, т.е. прототипом, является устройство по патенту РФ 2335742 на изобретение «Весы для взвешивания автомобилей», МПК G01G 19/02, 2005 г.
В этом устройстве ограничители горизонтальных перемещений выполнены в виде пластин-серег, расположенных между весоприемными платформами под углом к продольной оси автомобильных весов в зазорах между весоприемными платформами.
Недостатком этого устройства является небольшая длина пластин-серег, что делает весьма трудоемкой их точную установку в горизонтальной плоскости. Это снижает заводскую готовность весов к установке, и, следовательно, усложняет их монтаж на месте эксплуатации. Отклонение же пластин-серег от горизонтальной плоскости может привести к погрешности весов, так как сила натяжения пластин-серег даст проекцию на вертикаль, что внесет дополнительную погрешность в результаты взвешивания автомобиля. Кроме того, изготовление пластин-серег в серийном производстве требует наличия плазменной, или аналогичной резки толстых стальных листов, обработки отверстий в размер с жесткими допусками, что повышает трудозатраты и снижает технологичность весов в целом.
Полезная модель направлена на устранение отмеченных недостатков. Техническими результатами, достигаемыми с помощью полезной модели, являются повышение точности, технологичности и заводской готовности.
Для достижения этих технических результатов в весах с ограничителями горизонтальных перемещений весоприемных платформ, опирающихся на фундамент через весоизмерительные датчики, содержащие опорные и силовводящие узлы со сферическими опорами, ограничители горизонтальных перемещений весоприемных платформ выполнены в виде направляющих стержней, соединяющих весоприемную платформу с фундаментом через размещенные на весоприемных платформах и на фундаменте крепежные узлы, а продольные оси направляющих стержней расположены в горизонтальной плоскости, направляющие стержни выполнены с резьбовыми участками на концах, например, в виде шпилек, крепежные узлы выполнены с возможностью регулировки длин участков направляющих стержней, расположенных между крепежными узлами, по меньшей мере, один направляющий стержень расположен параллельно продольной оси весов, и, по меньшей мере, два направляющих стержня расположены перпендикулярно продольной оси весов, при этом суммарная изгибная жесткость направляющих стержней в направлении приложения измеряемого веса удовлетворяет соотношению
Kсумм.напр.стерж./Kсумм.дат.
где обозначено:
Kсумм.напр.стерж. - суммарная изгибная жесткость направляющих стержней при S-образном изгибе в вертикальном направлении, кгс/мм,
K сумм.дат. - суммарная жесткость датчиков в вертикальном направлении, кгс/мм,
=0,001
0,01. - безразмерный коэффициент.
Ограничители горизонтальных перемещений весоприемных платформ удовлетворяют соотношению
0,5Lнапр.стерж./Bвес.платф.2,0,
где обозначено:
L напр.стерж. - длина направляющего стержня между крепежными узлами, мм,
Bвес.платф. - полная ширина весоприемной платформы, мм.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, на которых показано:
Фиг.1. Весы с ограничителями горизонтальных перемещений весоприемных платформ, вид сбоку, с размещенным на весах автомобилем.
Фиг.2. Весы с ограничителями горизонтальных перемещений весоприемных платформ, вид сверху, без автомобиля.
Фиг.3. Ограничитель горизонтального перемещения весоприемных платформ.
Весы с ограничителями горизонтальных перемещений весоприемных платформ содержат весоприемные платформы 1, весоизмерительные датчики 2, содержащими опорные и силовводящие узлы со сферическими опорами. Ограничители 3 горизонтальных перемещений весоприемных платформ 1 выполнены в виде направляющих стержней, соединяющих весоприемные платформы 1 с фундаментом 4 через размещенные на весоприемных платформах и на фундаменте крепежные узлы 5. Продольные оси направляющих стержней 3 расположены в горизонтальной плоскости.
Направляющие стержни 3 выполнены с резьбовыми участками 6 на концах, а крепежные узлы 5 выполнены с возможностью регулировки длин участков направляющих стержней, расположенных между крепежными узлами, например, при помощи гаек 7.
Направляющий стержень 3 может быть выполнен в виде шпильки, т.е. из прутка, либо его центральная часть может быть выполнена из проката, например, уголка, а резьбовые участки 6 приварены к уголку.
По меньшей мере, один направляющий стержень 3 расположен параллельно продольной оси весов, и, по меньшей мере, два направляющих стержня 3 расположены перпендикулярно этой оси.
Длины направляющих стержней 3 могут быть разными, из-за условий размещения поперечные направляющие стержни обычно короче продольных направляющих стержней.
Весоприемные платформы 1 соединены между собой шарнирными связями 8.
Для заезда автомобиля 9 на весоприемные платформы 1 служат пандусы 10.
Суммарная изгибная жесткость направляющих стержней 3 в направлении приложения измеряемого веса «P» удовлетворяет соотношению
где обозначено:
Kсумм.напр.стерж. - суммарная изгибная жесткость направляющих стержней 3 при S-образном изгибе в вертикальном направлении, кгс/мм,
K сумм.дат. - суммарная жесткость датчиков 2 в вертикальном направлении, кгс/мм,
=0,0010,01. - безразмерный коэффициент.
Длины направляющих стержней 3 удовлетворяют соотношению
где обозначено:
Lнапр.стерж. - длина направляющего стержня между крепежными узлами, мм,
Bвес.платф. - полная ширина весоприемной платформы, мм.
В некоторых конструкциях весов для удобства транспортировки весоприемные платформы выполняются составными, собираемыми на месте эксплуатации из полуплатформ. В вышеприведенной формуле учитывается полная ширина, от края до края весоприемной платформы, как показано на фиг.2, независимо от числа собираемых элементов.
Устройство работает следующим образом.
Взвешиваемый автомобиль 9 заезжает по пандусам 10 на весоприемные платформы 1 и останавливается. Вес «P» автомобиля 9 через весоприемные платформы 1 передается на весоизмерительные датчики 2, сигнал которых поступает на электронную аппаратуру (на чертежах не показана) для обработки и представления результатов.
При остановке взвешиваемого автомобиля 9 на весоприемных платформах и трогании его после взвешивания возникают большие поперечные силы. Поскольку весоизмерительные датчики 2, содержат опорные и силовводящие узлы со сферическими опорами, их жесткость в горизонтальном направлении пренебрежимо мала, и вся поперечная сила удерживается ограничителями горизонтальных смещений - направляющими стержнями 3, которые предотвращают воздействие этих сил на датчики 2, и тем самым предохраняют их от поломки.
Установленные экспериментально эмпирические формулы [1] и [2] описывают соотношение между жесткостями и геометрическими размерами элементов весов. Распределение сил от веса «P» автомобиля 9 между весоизмерительными датчиками 2 и направляющими стержнями 3 зависит от суммарной жесткости направляющих стержней 3, которая намного меньше суммарной жесткости весоизмерительных датчиков 2. При этом вертикальная сила, отбираемая от измеряемого веса «P» и снижающая точность его измерения, при указанных значениях безразмерного коэффициента «» пренебрежимо мала, что и обеспечивает повышение точности взвешивания, так как весоизмерительные датчики воспринимают практически весь вес «P».
Еще одним преимуществом выбора длины направляющих стержней 3 в соответствии с формулой [2] является увеличение их длины по сравнению с аналогом и прототипом. Это существенно упрощает регулировку их горизонтальности (можно использовать обычный уровень), т.е. одновременно повышаются технологичность монтажа весов и точность взвешивания
Весоприемные платформы 1 соединены между собой шарнирными связями 8, и с точки зрения перемещений в горизонтальной плоскости являются единым целым. Чтобы предотвратить вращение и раскачивание весоприемных платформ 1 при заезде и съезде взвешиваемого автомобиля 9, или при наложении другого груза, по меньшей мере, один из направляющих стержней 3 расположен параллельно, то есть вдоль продольной оси весов - он блокирует самые опасные - продольные раскачивания. Чтобы предотвратить вращения весоприемных платформ 1 и их боковые смещения, по меньшей мере, два направляющих стержня 3 расположены перпендикулярно продольной оси весов. Возможны и другие расположения направляющих стержней по сравнению с показанными на фиг.2, но удовлетворяющие описанным условиям.
Направляющие стержни 3 выполняют одновременно две функции - защита от боковых сил и регулировка начального положения весоприемных платформ 1. Изменяя вращением гаек 7 длины направляющих стержней 3, находящихся между крепежными узлами 5, можно смещать весоприемные платформы 1 вдоль продольной оси весов, поперек этой оси, и поворачивать их на нужный угол. При этом не нужны сварочные работы для подгонки размеров по месту, как в прототипе и аналоге. Отсутствие сварочных операций повышает технологичность монтажа и заводскую готовность весов.
При взвешивании железнодорожных вагонов, слябов, металлопроката и т.п. массивных объектов весы работают аналогично описанному выше.
1. Весы с ограничителями горизонтальных перемещений весоприемных платформ, опирающихся на фундамент через весоизмерительные датчики, содержащими опорные и силовводящие узлы с сферическими опорами, при этом ограничители горизонтальных перемещений весоприемных платформ выполнены в виде направляющих стержней, соединяющих весоприемную платформу с фундаментом через размещенные на весоприемных платформах и на фундаменте крепежные узлы, а продольные оси направляющих стержней расположены в горизонтальной плоскости, отличающиеся тем, что направляющие стержни выполнены с резьбовыми участками на концах, например, в виде шпилек, крепежные узлы выполнены с возможностью регулировки длин участков направляющих стержней, расположенных между крепежными узлами, по меньшей мере, один направляющий стержень расположен параллельно продольной оси весов, и, по меньшей мере, два направляющих стержня расположены перпендикулярно продольной оси весов, при этом суммарная изгибная жесткость направляющих стержней в направлении приложения измеряемого веса удовлетворяет соотношению
Ксумм. напр. стержн/Ксумм. дат,
где Ксумм. напр. стерж - суммарная изгибная жесткость направляющих стержней при S-образном изгибе в вертикальном направлении, кгс/мм,
Ксумм.дат - суммарная жесткость весоизмерительных датчиков в вертикальном направлении, кгс/мм,
=0,0010,01 - безразмерный коэффициент.
2. Весы с ограничителями горизонтальных перемещений весоприемных платформ по п.1, отличающиеся тем, что длины направляющих стержней удовлетворяют соотношению
0,5Lнапр. стерж/Ввес.платф2,0,
где Lнапр. стерж - длина направляющего стержня между крепежными узлами, мм,
Ввес. платф - ширина весоприемной платформы, мм.
