Датчик нагрузки на гибком органе талевой системы грузоподьемных механизмов
Предлагается датчик нагрузки для определения величины нагрузки на крюке талевой системы грузоподъемных механизмов, например на канатах, кабелях, проволоках, в процессе эксплуатации. Целью изобретения является уменьшение погрешности при измерении нагрузки на талевых системах грузоподъемных механизмов, устранение зависимости результатов измерений от взаимного положения точек взаимодействия гибкого органа и измерителя и положения каната на этих точках, износа и деформации гибкого органа и прочих факторов. Цель достигается за счет того, что взаимодействие каната и корпуса датчика осуществляется через ролики, расположенные на осях в корпусе датчика, и ложемент, который выполнен дугообразным и расположен между роликами, а также за счет того, что отсутствуют винтовые соединения в креплениях роликов и ложемента к корпусу датчика. В результате при использовании данной полезной модели точность измерения натяжения на канате оказывается выше, по сравнению с аналогичными приборами.
Предлагаемая полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для определения величины нагрузки на крюке талевой системы грузоподъемных механизмов, например на канатах, кабелях, проволоках, в процессе эксплуатации.
Для измерения натяжения гибкого органа в настоящее время широко применяется принцип измерения деформации корпуса силоизмерительного устройства при воздействии на него гибкого органа, натяжение которого необходимо измерить.
Так, известно устройство для измерения натяжения троса (патент №2244275 RU, 17.01.2002), которое содержит установленные в общем корпусе три ролика и чувствительный элемент в форме цилиндра, механически соединенный толкателем со средним роликом, отличающееся тем, что чувствительный элемент установлен перпендикулярно толкателю, толкатель выполнен в виде вилки, один из крайних роликов выполнен с возможностью вращения, другой зафиксирован от проворота, средний ролик выполнен с возможностью демонтажа и обратной установки в вилке, при этом на поверхности чувствительного элемента взаимно перпендикулярно установлено несколько групп тензодатчиков, которые подключены к регистрирующей аппаратуре. Зафиксированный ролик выполнен из двух симметричных половинок, обращенных навстречу друг другу ручьем для троса. Одна из половинок зафиксированного ролика установлена с возможностью съема и закреплена двумя болтами. Чувствительный элемент выполнен в виде съемной втулки с лысками на наружной поверхности, в которые входит планка, фиксирующая съемную втулку в корпусе. Работа устройства осуществляется следующим образом. Снимают половину разъемного неподвижного ролика, устанавливают устройство так, чтобы трос прошел над крайними роликами и под средним. Затем пропускают трос в ручей неподвижного ролика, устанавливают вторую половину неподвижного ролика, фиксируют неподвижный ролик. В толкатель вставляют средний ролик. При натяжении троса толкатель деформирует чувствительный элемент, зажатый между ним и опорой. На группах тензодатчиков возникают механические напряжения, которые регистрируются. Недостатками являются: жесткое крепление каната к неподвижному ролику, использование ролика диаметром, сравнимым с диаметром контролируемых канатов. За счет этого происходит передавливание проволок каната, возникает зависимость результатов измерений от качества укладки каната в корпусе измерителя, что приводит к увеличению погрешности измерений.
В настоящее время широко применяются следующие приборы для измерения натяжения гибкого органа: ГИВ производства предприятия "Спецмаш", г.Пенза, датчик веса ИВ-50 производства ЗАО "Предприятие В-1336", датчики силы МС-130 и МС-131 производства ООО "Маркетинг Сервис", г.Набережные Челны.
Наиболее близким аналогом является силоизмерительное устройство для определения натяжения неподвижного гибкого органа (ГО), предложенное в патенте №2188941 RU, 2002.09.10. Это силоизмерительное устройство содержит измерительный преобразователь, соединенный с нормирующим преобразователем, расположенный на упругой балке, на которой расположено прижимно-прогибочное устройство, охватывающее ГО и прижимающее его к упругой балке. Дополнительно оно содержит обжимные устройства и упоры, один из концов которых выполнен в виде клина или сферы. При этом обжимные устройства состоят из двух плотно обхватывающих ГО в точках его перегибов элементов, стягивающихся между собой винтовой парой. Внутренние поверхности элементов соответствуют форме ГО. Направление ГО по отношению к упругой балке зафиксировано в точках контакта упора направляющей, выполненной, например, в виде штифта и/или паза. Количество обжимных устройств и упоров соответствует числу перегибов ГО. Измерительный преобразователь выполнен на полупроводниковых тензоэлементах, установленных на мембране, расположенной внутри упругой балки. Прижимно-прогибочное устройство содержит скобу, охватывающую ГО, пластину и элементы, прижимающие ГО к упругой балке.
Основным недостатком приведенных силоизмерительных устройств является то, что их корпус контактирует с гибким органом в трех точках. В результате погрешность измерения оказывается большой из-за зависимости результата измерений от взаимного положения точек взаимодействия гибкого органа и измерителя и положения каната на этих точках.
Также оказывается большой зависимость результата измерений от диаметра гибкого органа. Государственные стандарты по изготовлению и эксплуатации канатов допускают отклонение диаметра до 6% от номинала. Измерения на канатах с допустимым отклонением по диаметру, проводимые приведенными устройствами, дают значения погрешностей, превышающие допустимые значения. В результате чрезвычайно усложняется процесс измерений и искажаются данные калибровки устройств.
Кроме того, в некоторых приборах гибкий орган прижимается к измерителю блоками, в результате чего появляется погрешность, обусловленная деформацией гибкого органа.
Целью изобретения является уменьшение погрешности при измерении нагрузки на талевых системах грузоподъемных механизмов.
Предлагаемый датчик имеет корпус с выполненным посередине вдоль корпуса ложементом, размещенными в нем тензометрическим преобразователем неэлектрических величин и платой электронной схемы обработки и передачи данных, прикрепленными к корпусу по краям роликами на осях.
Цель достигается за счет того, что взаимодействие гибкого органа и корпуса датчика осуществляется через ролики, расположенные на осях в корпусе датчика, и ложемент, который выполнен дугообразным и расположен между роликами, а также за счет того, что отсутствуют винтовые соединения в креплениях роликов и ложемента к корпусу датчика.
За счет того, что канат перегибается через протяженный дугообразный ложемент, а не испытывает прогиб в одной точке, уменьшается погрешность, связанная с деформацией каната. Также за счет этого сила реакции корпуса датчика на воздействие на него каната в средней части датчика представляет собой сумму от удельных реакций, распределенных по всей длине дугообразного ложемента. В результате снижается зависимость результата измерения от взаимного расположения всех точек взаимодействия между корпусом датчика и канатом, от степени изношенности каната, и, следовательно, повышается точность измерения.
Отсутствие винтовых соединений в креплении к корпусу датчика, взаимодействующих с канатом роликов и ложемента, также уменьшает количество факторов, влияющих на погрешность измерения.
В результате при использовании данной полезной модели точность измерения натяжения на канате оказывается выше, по сравнению с аналогичными приборами.
Осуществление полезной модели
Предлагаемый датчик конструктивно включает в себя корпус, в котором выполняются продольные прорези для укладки гибкого органа, и отверстия на концах корпуса, перпендикулярные прорезям, для крепления осей роликов. Также между роликами по центру корпус имеет дугообразный ложемент, через который перегибается неподвижный гибкий орган. Кроме того, датчик включает в себя два ролика с осями, и, расположенные внутри корпуса в основании дугообразного ложемента, тензометрический преобразователь неэлектрических величин и электронную плату со схемой обработки и передачи сигнала.
Датчик устанавливается на неподвижном гибком органе таким образом, что гибкий орган перегибается через дугообразный ложемент между роликами.
Натяжение гибкого органа приводит к деформации корпуса силоизмерительного устройства, величина которой регистрируется тензометрическим преобразователем неэлектрических величин и электронной схемой, данные обрабатываются и могут быть переданы в устройства хранения и отображения.
Описание рисунков
На рисунке 1 представлен чертеж предлагаемого датчика нагрузки на гибком органе талевой системы грузоподъемных механизмов. Рисунок 1a - продольный разрез датчика с уложенным в него гибким органом 1. Гибкий орган перегибается через дугообразный ложемент 2 и упирается в ролики 3, в дугообразном ложементе имеется ниша 4 с крышкой, в которой размещается тензометрический преобразователь неэлектрических величин и электронная плата, также в дугообразном ложементе крепится разъем 5, рисунок 1б - поперечный разрез датчика.
Датчик нагрузки на гибком органе талевой системы грузоподъемных механизмов, характеризующийся тем, что имеет цельный корпус, в котором размещены тензометрический преобразователь неэлектрических величин и электронная схема обработки и передачи данных и через который пропускается гибкий орган, причем по одну сторону от каната оказываются размещенными ролики, закрепленные на корпусе, а по другую, между роликами, ложемент, через который перегибается гибкий орган, и тем, что взаимодействие корпуса датчика с гибким органом осуществляется через ролики и ложемент, отличающийся тем, что ложемент выполнен дугообразным и расположен в центре корпуса между роликами, и тем, что в конструкции отсутствуют винтовые соединения контактирующих с гибким органом элементов и корпуса.
