PL128147B1 - Pick-up of traction force of the tractor - Google Patents

Description

***m**m Czujnik sily ciagu ciagnika Przedmiotem wynalazku jest czujnik sily ciagu ciagnika. ^ Znane caujniiki sijy ciagu zawieraja wydluzony wal, posiadajacy czesci podporowe, przeznaczone do montowania w rozstawionych wzgledem siebie pod¬ porach obrotowych, oraz zakonczenia usytuowane osiowo na zewnatrz tych czesci podporowych, przeznaczone do zamontowania pary czlonów ciag¬ nacych, przy czym uklad czujnika jest tego rodzaju, ze wywierane na wal poprzez czlony ciagnace sily ciagu powoduja zginanie tego walu, zas elementy czujnikowe wytwarzaja sygnal sily ciagu, pro¬ porcjonalny do wielkosci wygiecia walu. Przyklad tego rodzaju ukladu jest opisany w brytyjskim opisie patentowym 1 493 379 i w analogicznym pol¬ skim opisie patentowym nr 104 901.W czujniku opisanym powyzej moga wystapic dwa problemy. Po pierwsze, w czujniku moze wy¬ stepowac znaczne tarcie wewnetrzne, na przyklad w podporach obrotowych i w elementach czujniko¬ wych, przez co czujnik moze wykazywac duza his- tereze, która powoduje niedokladnosc reakcji czuj¬ nika na zmiany obciazen ciagowych Po drugie, wal takiego czujnika moze byc poddany dzialaniu nadmiernie diuzych sil ciagu, które moga spowodo¬ wac wystapienie w wale naprezen rozciagajacych przy zgiinaniu hliiskiiich granicy sprezystosci ma¬ terialu walu, nawet gdy jest on obrabiany cieplnie.Celem wynalazku jest opracowanie czujnika sily ciagu ciagnika, który to czujnik przynajmniej ii 20 25 30 czesciowo zmniejsza jedna albo dwie wymienione powyzej niedogodnosci..Wedlug wynalazku czujnik sily ciagu ciagnika zawiera wydluzony wal, posiadajacy czesci pod¬ porowe, przeznaczone do montowania w rozstawio¬ nych wzgledem siebie podporach obrotowych, oraz zakonczenia usytuowane osiowo na zewnatrz czesci podporowych dla utrzymywania pary czlonów ciag¬ nacych w celu wywierania na wal sil ciagu, w wy¬ niku których wal ulega zginaniu, przy czym rów¬ nolegle do walu jest umieszczony czlon wydluzony, zamocowany do tego walu jednym koncem, a po¬ nadto czujnik posiada zamocowany obrotowo czlon krzywkowy, popychacz krzywkowy unoszony przez drugi koniec wydluzonego czlonu, czlon prowadzacy wyposazony w powierzchnie prowadzaca, oraz od¬ dzielny popychacz unoszony przez drugi koniec wydluzonego czlonu do styku z powierzchnia pro¬ wadzaca, przy czym uklad czujnika jest tego ro¬ dzaju, ze zginanie walu powoduje przemieszczanie drugiego konca wydluzonego czlonu wzgledem walu zasadniczo w jednej plaszczyznie, konstrolowane za pomoca powierzchni prowadzacej i popychacza,^ po¬ wodujac poprzez popychac^ krzywkowy obrót krzywki o wielkosci proporcjonalnej do s$ ciagu, wywieranych na wal. - Poniewaz uzytecznymi wskaznikami do sterowa¬ nia pionowym polozeniem czlonów ciagnacych dla utrzymania zasadniczo stalego obciazenia ciagowego sa glównie zmiany poziomych sil ciagiu, zatem jest 128 14TI 128 147 4 pozadane wyeliminowanie wplywu skladowych pio¬ nowych sil przykladanych do walu za pomoca czkM nów ciagnacych. Mozna to korzystnie uzyskac przez takie ukrieninikowainie * czlonu prowadzacego, ze wzgledny ruch pomiedzy czlonem wydluzonym a walem Jest ograniczony zasadniczo tylko do plasz¬ czyzny poziomej. Zapewnia to wysylanie, przez czujnik sygnalu, który pochodzi glównie ze zmian sil ciagu.Wyposazenie oziujnilka w oddzielny popychacz krzywkowy oraz popychacz z powierzchnia prowa¬ dzaca prowadizi do zmacanego zmniejszenia tarcia wewnetrznego czujnika, poniewaz jesli na przyklad oba popychacze stanowia oddzielne walki,.. zamon¬ towane obrotowo na czlonie wydluzonym, wówczas fezdy walek moze utrzymywac obrotowy ^kontakt z towarzyszacym mu czlonem krzywkowym albo powierzchnia prowadzaca, eliminujac w ten sposób tarcie slizgowe, które czasami wystepowaloby, gdy¬ by pojedynczy popychacz, umieszczony na wydlu¬ zonym czlonie, stykal sie zarówno z czlonem krzyw¬ kowym jak i z powierzchnia prowadzaca.Ozlon prowadzacy korzystnie jest unoszony na wale i utrzymuje zamocowanie obrotowe czlonu krzywkowego.Zamocowanie obrotowe czlonu krzywkowego ko¬ rzystnie zawiera kolek o srednicy znacznie mniej¬ szej niz wymiary poprzeczne walu. Redukuje sie przez to opornosc cierna, stawiana obrotem krzyw¬ ki- Wedlug wynalazku jest takze opracowany czujnik sily ciagu ciagnika, zawierajacy wydluzony wal z czesciami podporowymi, przeznaczonymi do mon¬ towania w rozstawionych podporach obrotowych i zaikonczeniiami usytuowanymi osiowo na zewnatrz czesci podporowych, przeznaczonymi do zamocowa¬ nia pary czlonów ciagnacych, przy czym uklad czujnika jest tego rodzaju, ze sily ciagu wywierane na wal przez czlony ciagnace powoduja zginanie walu, a ponadto czujnik posiada elementy czujni¬ kowe dla wytwarzania sygnalu sily ciagu, pro¬ porcjonalnego do wielkosci wygiecia walu, przy czym wal jest tak usytuowany, ze w warunkach bez obciazenia os obojetna walu pomiedzy czescia¬ mi podporowymi jest przemieszczona poprzecznie wzgledem glównego kierunku wydluzenia walu w stosunku do osi obojetnych czesci podporowych, przy czym to przemieszczenie zachodzi ogólnie w kierunku przylozenia do walu sil ciagu.Z .powyzszego ukladu przemieszczenia osi obo¬ jetnej wynikaja dwie zasadnicze korzysci. Po pierwsze, umozliwia on wieksza dokladnosc odpo¬ wiedzi czujntfka na zmiany sil ciagu poprzez zmniej¬ szenie wplywu momentów sil tarcia, pojawiajacych sie w podporach obrotowych podczas zginania walu.Po drugie, umozliwia on przystosowanie przekroju poprzecznego do czesci walu z przemieszczona osia obojetna, co daje efekt zmniejszenia poziomu na¬ prezen rozciagajacych w zewnetrznych warstwach powierzchniowych walu podczas zginania. Dalsze wyjasnienie uzyskiwania tych korzysci zostanie przedstawione ponizej.Przekrój poprzeczny czesci walu z przemieszczona osia obojetna moze byc symetryczny wzgledem po¬ jedynczej plaszczyzny, przez która przechodzi ta os.W, zalecanej konstrukcji czasc walu z przemiesz¬ czona osia obojetna posiada przekrój poprzeczny w ksztalcie wiejkszego odcinka kola.W rozmaiitych, opisanych powyzej ukladach czuj- 5 ników sily Ciagu, kazde zakonczenie walu czujniko¬ wego moze przechodzic przez czlon kulisty, utrzy¬ mywany w uksztaltowanym dopelniajaco gniezdzie, unoszonym przez towarzyszacy mu czlon ciagnacy, przy czym zewnetrzny osiowo ruch kazdego czlonu io kulistego wzgledem odpowiedniego zakonczenia jesj ograniczony w celu zabezpieczenia przed zaklesz¬ czeniem czlonu kulistego, gniazda lub czlonu ciag¬ nacego na dowolnej przyleglej 'konstrukcji ciagnika.W jednym z rozwiazan zewnetrzny osiowo ruch 1B kazdego odpowiedniego czlonu kulistego" jest ogra¬ niczony pierscieniowa tuleja, która utrzymuje pierscien wspierajacy w pierscieniowym rowku w odpowiednim zakonczeniu walu, przy czym piers¬ cien wspierajacy jest rozszczepiony po cieciwie 20 i tworzy powierzchnie wspierajaca, stykajaca sie z odpowiednim czlonem kulistym dla ograniczenia tego ruchu osiowego na zewnatrz.Stopien ugiecia, któremu moze byc poddany wal, moze byc ograniczony przez umieszczenie czlonu u wspierajacego na kazdym wale i zakonczeniu dla zachodzenia osiowo w otwór w przyleglym czlonie ograniczajacym ruch, przy czym wielkosc przeswitu miedzy czlonem wspierajacym a otworem sluzy do ograniczenia stopnia ugiecia walu do wartosci do- 30 prszczalnej.Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 stanowi widok z góry czujnika sily ciagu wedlug wynalazku, czesciowo w przekroju, fig. 2 — schematyczny widok perspektywiczny w powiek¬ szonej skali czesci czujnika z fig. 1, fig. 3 — czes¬ ciowy widok w przekroju w powiekszeniu jednego konca walu czujnikowego czujnika z fig. 1, fig. 4 — przekrój wzdluz linii IV—IV na fig. 1, fig. 5 — schematyczny widok walu czujnikowego przy ob¬ ciazeniu zerowym, fig. 6 — schematyczny widok walu czujnikowego poddanego dzialajgdiu sil piono¬ wych, fig. 7 — schematyczny widok walu czujni¬ kowego poddanego dzialaniu sil poziomych, fig. 8 — schematyczny widok w powiekszonej skali, poka¬ zujacy sily dzialajace na wal wskutek obciazenia ciagowego, fig 9 i 10 — schematyczne widoki czesci walu pokazanego na fig. 1 w powiekszonej sikali, przedstawiajace odpowiednio czesci walu bez na¬ prezen i czesc walu pod obciazeniem, a fig. 11 — widok czesciowo w przekroju czesci z fig. 1 w ukladzie alternatywnym dla zabezpieczenia walu czujnikowego przed obrotem.Jak pokazano na fig. 1 i 2, czujnik sily ciagu zawiera wydluzony wal 10 posiadajacy czesci pod¬ porowe 11, zamontowane w podporach obrotowych 12, unoszonych przez czesci 9 obudowy tylnej osi ciagnika. Wal 10 posiada takze zakonczenia) 13, utrzymujace czlony kuliste 14, na których sa pod¬ parte czlony ciagnace w iostaci dolnych laczni- 60 ków 15. Dolne laczniki 15 sa przystosowane do przykladania do walu 10 sil ciagu, jak pokazano strzalkami X na fig. 1.Wal 10 jest wykonany ze stali o duzej wytrzyma¬ losci na rozciaganie (np. stal AISI 4150—4155 o mi-128 y nimalnej wytrzymalosci na rozciaganie rzedu 12 660 kg/cm2) i jest obrabiany cieplnie w celu dal¬ szego polepszania jego wlasnosci mechanicznych.Czesci podporowe i zakonczenie walu korzystnie sa hartowane.W przykladzie typowym calkowita dlugosc walu 10 wynosi 54,6 om, zas odleglosc 1 na fig. 1 pomie¬ dzy czesciami podporowymi wynosi okolo 30,5 cm.Wal 10 posiada splaszczenia 16, usytuowane po¬ miedzy czesciami podporowymi 11 a zakonczenia¬ mi 13. Splaszczenia te stykaja sie z plytkami 17, które sa powstrzymywane przed obrotem wzgle¬ dem czesci 9 obudowy tylnej osi ciagnika za po¬ moca tulejek 18 unoszonych na srubach 19. Sruby przechodza przez rowki 20 w plytkach, powstrzy¬ mujac w ten siposób plytki 17 oraz wal 10 przed obrotem wzgledem czesci 13 obudowy tylnej osi ciagnika.Cfclony kuliste 14 sa powstrzymywane przed ru¬ chem osiowo na zewnatrz wzgledem walu 10 za pomoca ukladu mocujacego 21, przedstawionego bardziej szczególowo na fig. 3. Uklad ten zawiera tuleje wspierajaca 22, która utrzymuje dwuczescio¬ wy pierscien wspierajacy w pierscieniowym row¬ ku 24 z odpowiednini zakonczeniem 13 walu. Piers¬ cien wspierajacy 23 jest rozdzielony po srednicy i jest utrzymywany; w rowku 24 za pomoca nachy¬ lonej powierzchni 25 na tulei 22, która styka sie z odpowiadajaca nachylona powierzchnia 26 na pierscieniu 23. Pierscien ten takze tworzy nachy¬ lona powierzchnie podporowa 27, która styka sie z odpowiadajaca powierzchnda podporowa 28 na czlonie kulistym w celu zapobiegania ruchowi osiowemu na zewnatrz czlonu kulistego. Tuleja 22 jest utrzymywana we wlasciwym polozeniu wzgle¬ dem pierscienia 23 za pomoca podkladki 29 uno¬ szonej na srubie 36, wkreconej w powierzchnie czolowa 31 walu 10.Jak przedstawiono na fig. 1 i 3 tuleja 22 prze¬ chodzi w obrebie otworu 32, wyposazonego w czlon 33 ograniczajacy ruch. Jaik uwidoczniono na fig. 3, otwór 32 posiada srednice wieksza od zewnetrznej srednicy tulei 22 i ogranicza ugiecie, któremu pod¬ dawany jest wal 10 poprzez laczniki ciagnace 15.Czlon 33 ograniczajacy ruch zawiera czlon tule- jowy 34 z otworem ,32, przymocowany do walu 35, utrzymywanego za pomoca podkladki 37 i sruby 38 w dwóch poziomych, rozwidlonych ramionach 36. umieszczonych na obudowie tylnej osi ciagnika.Czesci podporowe 11 i zakonczenia 13 walu 10 maja przekrój kolowy, jednakze glówna czesc walu pomiedzy czesciami podporowymi 11, jak pokazano na fig. 1 i 4, posiada ksztalt przekroju poprzecz- • nego stanowiacy wiekszy odcinek kola o srednicy 4 cm w wykonaniu typowym. Zastosowanie tego rodzaju ksztaltu przekroju poprzecznego ma istotny wplyw na przemieszczenie osi obojetnej waty po¬ miedzy czesciami podipdrowymi 11 do polozenia po¬ kazanego przerywana linia Z na fig. 1. Przy sred¬ nicy przekroju 4 cm typowe rozmiary p i q na fig. 4 wynosza odpowiednio 04 cm i 0,7 cni.Poniewaz przekrój poprzeczny czesci, podporo¬ wych 11 jest kolowy, zatem ich osie obojetne leza na ogólnej osi podluznej T walu 10. Tym samym czesc Z osi obojetnej jest przemieszczana poprzecz- 147 * ¦' ¦ nie wzgledem ogólnego kierunku wydluzenia walu 10 od osi obojetnych czesci podporowych 11. To przemieszczenie odbywa sie ogólnie w kierunku obciazania walu 10 poprzez laczniki ciagnace 15, 5 czyli w kierunku X.Czlon wydluzony w postaci wskaznika 40 sily ciagu jest zamocowany jednym koncem do walu 10 przylegle dip lewej czesci podporowej 11 jak poka¬ zano na fig. 1. Wskaznik sily ciagu jest zamoco- io wany do walu 10 za pomoca zespolu mocujacego 41, docisnietego sruba 42. Drugi koniec wskaznika sily ciagu unosi wal 43, na którym sa zamocowane od¬ dzielne walki 44 i 45. Walki te sa podparte wzgle¬ dem walu 43 za pomoca lozysk waleczkowych. 15 Szeroikosc W wskaznika 40 jest korzystnie wieksza niz szerokosc wskaznika, zastosowanego na przy¬ klad w urzadizeniiu opisanym w przytoczonym uprzednio brytyjskim opisie patentowym nr 1493 379.Czlon prowadzacy wskaznika 40 sily ciagu jest 20 wykonany w postaci plytki 46, pokazanej na fig. 1 i 2. Plytka ta jesit zamontowana na wale 10 l jest 'powstrzymywana przed Obrotem za pomoca kolka 47, unoszonego przez czesc 13 obudowy przyleglej osi. Kolek 47 zachodzi w szczeline 48 w plytce 46, 25 zapobiegajac tym samym obrotowi plytki.Jak przedstawiono na fig. z, plytka 46 zawiera wieksza szczeline 49, która utrzymuje waleft 45.Plytka 46 jest tak utrzymywana wzgledem czesci obudowy 13, ze kierunek wydluzenia szczeliny 49jest 30 zasadniczo poziomy. Zapewnia to, ze walek 45 utrzy¬ mywany w kontakcie z jedna .strona szczeliny, moze poruszac sie tylko poziomo wzgledem walu 10.Jak przedstawiono na fig, 1 i 2, plytka 46, unosi kolek 50 o malej srednicy, który tworzy zamoco- 35 wanie obrotowe dla krzywki 51. Krzywka 51 posia¬ da tuleje 52, która otacza kolek 50 i jest polaczona drugim koncem z pretem 53, polaczonym z ukladem sterujacym sila ciagu ciagnika. Jak przedstawiono . na fig. 2, krzywka 51 posiada, powierzchnie krzyw- 40 kowa 54, z która styka sie walek 44. Krzywka jest odchylona wzgledem walka 44 za pomoca niepoka- zanego elementu sprezystego. ' Na figurze 11 jest przedstawione alternatywne rozwiazanie ukladu zapobiegajacego obrotowi walu 45 10. W tym rozwiazaniu plytki 17 i splaszczenia 16 sa wyeliminowane, zas zespól mocujacy 41 jest wy¬ posazony w poziomo usytuowana szczeline 41a, w która zachodzi kolek 41b, którego nagwintowany koniec jest wkrecony w obudowe 9. Ciasne paso- 50 wanie kolka 41b w szczelinie 41a zapobiega obro¬ towi walu 10 oraz wskaznika 40. Stwierdzono, ze tego rodzaju uklad jest skuteczniejszy przy kon- trolowaniu obrotu walu 10 i wskaznika 40 niz uklad z plytkami 17, a ponadito zapewnia on wieksza do- 55 klandosc sygnalu sily ciagu.Na figurze 5 jest przedstawiony uklad walu 10 i wskaznika 40 sily ciagu, gdy wal 10 nie jest pod¬ dawany naprezeniom. Jesli na wal 10 sa wywierane sily pionowe, jak schematycznie pokazano na fig. 6, M wówczas wal 10 lacznie ze wskaznikiem 40 sily ciagu przyjmuje pozycje zakrzywiona. Wskaznik 40 sily ciagu zajmuje lacznie z walem 10 pozycje za¬ krzywiona wskutek dzialania szczeliny 49 w plytce 46 na walek 45. Tym samym walek 44 nie wywiera « zadnej sily, powodujacej obrót krzywki 51,f Jedinakze, jesli wal 10 jest poddany dzialaniu sil ciagu, wywieranych w zasadniczo poziomej plasz¬ czyznie, wówczas wal 10 i wskaznik 40 przyjmuja polozenie pokazane na Ulg. 7. Jak uwidoczniono na fig. 7, wskaznik 40 pozostaje zasadniczo prosty, zas swobodny koniec tego wskaznika, utrzymujacy wa¬ lek 44, wspólpracujacy z krzywka, odsuwa sie od przyleglej czesci walu, tak ze walek prowadzacy 45 przesuwa sie wzdluz szczeliny 49. Wspólpraca po- mie:^ powierzchnia krzywkowa 54 a walkiem 44 powoduje obrót krzywki 31 na kolku 50, dajac w wyniku pionowy ruch preta 53, który to ruch dziala jako sygnal sily diagu, przekazywany do ukladu sterowania sila ciagu.Zastosowanie dwóch opisanych wyzej walków 44 i 45 w porównaniu na przyklad z ukladami, aw któ¬ rych pojedynczy walek oddizialywuje zarówno na plyte prowadzaca jak i na krzywke, w zasadniczy sposób zmniejsza tarcie wewnetrzne w czujniku.Zmniejszenie tarcia jest tym spowodowane, ze jakikolwiek pojedynczy walek, stykajacy sie za- rówfiio ze -szczelina plytki prowadzacej jak i z za¬ rysem krzywki, w niektórych przypadkach slizga sie wzgledem jednego lub drugiego elementu.Wstautek zastosowania dwóch walków jest mozliwe wyeliminowanie tego tarcia slizgowego.Wewnetrzne tarcie czujnika jest ponadto redu¬ kowane wskutek sposobu, w jaki krzywka 51 jest zamontowana na kolku 50 o malej srednicy. Przez zamontowanie w ten sposób krzywki osiaga sie znaczne zredukowanie powierzchni styku pomiedzy krzywka a kolkiem montazowym, w porównaniu z ukladami, w których na przyklad krzywka jest zamontowana obrotowo bezposrednio na wale 10 Korzysci z zastosowania walu 10 o opisanym po-, wyzej ksztalcie beda wyjasnione w nastepujacej czesci opisu.Figura 8 przedstawia uproszczony schemat walu czujnikowego 00 oraz podpór 61, przy czym wal niepoddany naprezeniom jest zaznaczony liniami ciaglymi.Kazdy goniec walu jest poddany dzialaniu sily ciagu — , zas ramie dzialania sily na kazdym kon¬ cu walu stanowi a, zatem moment wywierany na kazdy koniec walu wynosi y xa.Na figurze 8 oznaczono jako Y polozenie osi obo¬ jetnej, gdy wal jest naenaprezony, oraz jako Y' po¬ lozenie, jakie zajmuje os obojetna, gdy wal jest poddany calkowitemu obciazeniu ciagowemu F.Jezeli M i N stanowia dwa punkty na osi obojetnej, lezace na liniach piro&topadtych Ri i Si, poprowa¬ dzonych przez podpory 61, gdy wal jest nienapre- zomy, to punkty te przekuwaja sie zajpiujac polo¬ zenie M' i N', gdy wal jest poddany obciazeniu F.Rozwazajac lewa podpore 61 na fig. 8, wal jest poddany momentowi zginajacemu y a, dzialaja¬ cemu w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek;, zegara, zas kontakt cierny pomiedzy walem 60 a lewa podpora 61 wytwarza sile taircia FL , równa prostopadlej sile — , wywieranej przy podporze, pomnozonej przez wspólczynnik tarcia u (zwykle 0,23). 147 s Ta sila tarcia FL wywoluje skierowany zgodnie z ruchem wskazówek zegara moment równy w punkcie styku FL — b, gdzie b stanowi prostopadla odleglosc punktu styku lewej podpory od osd obo- 5 jetnej Y. Moment cierny przeciwstawia sie zatem zginaniu walu.W podobny sposób sila tarcia FR , wywierana w prawej podporze, wytwarza skierowany przeciwnie do mchu wskazówek zegara moment F^ -b w punk- io cie styku, który to moment równiez przeciwstawia sie zginaniu walu.Jesli nastepnie obciazenie walu jest zredukowane tak, ze punkty M i N daza do powrotu z polozenia M' i N* do pozycji w stanie nienaprezonym, to kie- 15 ruraki sil tarcia FL i FR ulegaja zmianie na prze¬ ciwne, tak ze momenty wywolane tymi silami tar¬ cia dzialaja tak samo jak momenty sily ciagu i przeciwstawiaja sie wyprostowaniu walu.Tym samym rozwazajac wal 60 podczas narasta- 20 nia calkowitej sily ciajgu F, tak ze ugiecie walu 60 rosnie, ugiecie T w danym momencie sklada sie z ugiecia A, wywolanego wskutek dzialania mo¬ mentów koncowych okreslonej sily ciagu, minus ugiecie S, wywolane wskutek przeciwnego dziala- 25 nia momentów sil tarcia FL i FR. Zatem T=A—S.Jezeli rozwazy sie nastepnie zmniejszenie sily ciagu F, wówczas ugiecie T ma tendencje male¬ jaca, zas sity tarcia i pochodzace od nich momenty dzialaja teraz tak, jak-momenty koncowe sily ciagu, 30 przez co zakladajac, ze okreslona sila ciagu jest ta sama co w momencie rozpatrywanym powyzej w odniesieniu do stanu narastania sily ciagu, otrzy¬ muje sie ugiecie T=A+S, gdzie S stanowi obecnie wzrost ugiecia wskutek towarzyszacego skutku 35 dzialania momentów pochodzacych od sil tarcia.Na podstawie powyzszych rozwazan mozna stwier¬ dzic, ze sygnal sity ciagu czujnika, pochodzacy od ugiecia T, wykazuje blad lub niedokladnosc ± S wskutek dzialania sil tarcia BL i FR . 40 Doswiadczalnie wykazano, ze stosujac wal czuj¬ nikowy 60 z jednolitym przekrojem poprzecznym wartosc S wynosi zwykle tyle, ze powstaje 5Vo wplywu histerezy wskutek momentów, pochodza¬ cych tylko od sil tarcia. Stad wiec dla obciazenia 45 sila ciagu rzedu 3000 kg sam wplyw sil tarcia w lozyskach jest wystarczajacy do zapobiegania zmia¬ nom sygnalu sily ciagu o ile obciazenie ciagowe nie wzrasta ponad 3150 Kg lub nie maleje ponizej 2850 Kg. 50 W celu polepszenia dokladnosci czujnika, tak ze ugiecie T jest zblizone do ugiecia A uzyskiwanego w czujniku, w którym nie wystepowalyby zadne sily tarcia F^ i FR , dzialajace w podporach walu, jest konieczne zredukowanie wartosci ugiecia S, 55 spowodowanego silami tarcia.Przykladowo, moment sily tarcia FL w okres^ lonym polozeniu wzdluznym na wale 10 moze byc wyrazony jako FL m d, gdzie d stanowi ramie mo¬ mentu (to jest mierzona prostopadle odleglosc od 60 osi obojetnej) sily w tym okreslonym polozeniu."¦¦¦ To ramie momentu d zmienia sie wzdluz, dlugosci walu. Odnosnie fig. 9, rozwazajac wal 10 w stanie ""¦ nienaprezonym, ramie sity tarcia FL w srodkowej u plaszczyznie wa^raafflnaczonej przerywana linia C» 128 147 # na fig. 9, ma wartosc h, przy czym jako f zazna¬ czono linie dzialania sily FL .Jak mozna wywnioskowac z rozpatrywania fig. 4, przytoczonego ponizej, wymiar h jest mniejszy niz wymiar ZE na;fig. 4 d mniejszy niz równowazny wymiar YD walu o stalym przekroju kolowym przy tym samym geometrycznym momencie bezwlad¬ nosci I powierzchni wzgledem osi. Gdy wal 10 jest poddany dzialaniu sily ciagu F, wówczas wystepuje ugieoie T walu, zas ramie dzialania sily tarcia FL wzrasta o wartosc równa ugieciu T, poniewaz na przyklad srodkowa czesc walu przesunela sie do polozenia wskazanego na fig. 10 i ten odcinek czesci srodkowej, która w warunkach bez naprezen znaj¬ dowala sie poczatkowo na linii dzialania f, znajduje sie obecnie w poizycji V.Z rozwazan powyzszych wynika, ze ramie h+T sily tarcia FL jest przez to mniejsze niz ramie YD4tT, które wystepowaloby w wale o jednako¬ wym przetkroju kolowym, posiadajacym ten sam geometryczny moment bezwladnosci powierzchni wzgledem osi. Tym samym przez zastosowanie walu z przemieszczana osia obojetna Z jest redukowane przeciwdzialanie cierne (wynikajace z sil tarcia FL+FH ) zmianom ugiecia walu 10, lacznie z wiel- (koscia bledu lub niedokladnosci ±S czynnika.Powyzszy skutek jest ponadto uwydatniony przez to, ze okiolo 90% calkowitego ugiecia walu wyste¬ puje na dlugosci odpowiadajaco przemieszczonej osi obojetnej, zas ta dlugosc wynosi okolo 75% dlugosci walu pomiedzy srodkami czesci podporowych 11.Praktycznie... okazalo sie mozliwe uzyskanie zmniejszenia niedokladnosci S czujnika przynaj¬ mniej o polowe pray zastosowaniu walu o prze¬ mieszczonej osi obojetnej.Dodatkowo do zredukowania wplywu tarcia w podporach walu, zastosowanie przemieszczonej osi obojetnej umozliwia takie uksztaltowanie prze- krojxi poprzecznego czesci walu pomiedzy podpo¬ rami, ze jest zmniejszony poziom naprezen rozcia¬ gajacych przy zginaniu, wywieranych na wal.Jesli zalozy sie, ze wal z fig. 8 ma jednolity przekrój kolowy, to naprezenia zginajace (s) w da¬ nej warstwie walu 60 sa okreslone znanym równa¬ niem: M . U gdzie M — stanowi wywierany moment zginajacy (to jest-^ -a w obecnym przykladzie (y — sta¬ nowi odleglosc od osi obojetnej tej warstwy walu, której naprezenia sie okresla, al — stanowi geo¬ metryczny moment bezwladnosci powierzchni prze¬ kroju wzgledem osi. W warunkach maksymalnego naprezenia y = — , gdzie D stanowi srednice walu.Tym samym, jezeli ksztalt walu ulega zmianie dla zredukowania y przy utrzymaniu stalej war¬ tosci I, wówczas paziom naprezenia moze byc w sposób istotny zmniejszony. Alternatywnie, jezeli nie jest pozadane zmniejszenie poziomu naprezenia, to mozna proporcjonalnie redukowac wartosci y i I. Tego rodzaju alternatywa umozliwia wieksza ugiecie walu przy danym obciazeniu ciagowym, co wynika z faktu, ze ugiecie T walu (jak pokazano na fig. 8) jest proporcjonalne do- ££, gdzie L jest odlegloscia pomiedzy podporami a E stanowi modul sprezystosci walu. Wzór ten w sposób :przejrzysty wskazuje, ze ugiecie nie jest propoircjonalne do: od* 1 leglosci y.W odniesieniu do przekroju walu 10 pokazanego na fig. 4 okaze sie, ze ten przekrój bedzie posiadal ten sam geometryczny moment bezwladnosci po¬ wierzchni I, co okragly przekrój o mniejszej sred- 10 nicy, zaznaczony na fig. 4 przerywana linia 100.Odleglosc SZ osi obojetnej odcinka preta 10 od powierzchni warstwy w miejscu S' bedzie mniejsza niz promien YU równowaznego przekroju 100. Tym samym jezeli pret 10 i równowazny okragly prze- 11 krój 100 sa przy uginaniu obciazone w tym samym stopniu, jak pokazano strzalka X na fig. 4, to maksymalne naprezenie rozciagajace, które wy¬ stapi w wale 10 w miejscu S' bedzie znacznie mniejsze niz maksymalne naprezenie rozciagajace, 20 które wystapi w miejscu U w równowaznym okra¬ glym przekroju 100. .;.-.-.' W wale 10 geometryczny moment bezwladnosci powierzchni (I) czesci preta :z przemieszczona osia obojetna jest mniejszy niz wartosc I dla czesci 25 podporowych 11. Tak samo, wal posiada krótikiq odcinki 105, usytuowane bezposrednio wewnetrznie wzgledem kazdej czesci podporowej, p^zyczym war¬ tosc I tych odcinków jest wiejksza niz podporowych. Przez usytuowanie czesci ; walu 30 z przemieszczona osia obojetna tak aby otrzymac najnizsza wartosc I, mpewnria sie wystepowanie najwiekszych naprezen rozciagajacych w .tej czesci walu, a ponadto sa one zredukowane jak wyjasnio¬ no powyzej. u Praktycznie slwierdzono, ze jest mozliwe uzyska¬ nie redukcji naprezen db 40% przez wykorzystanie walu, którego przekrój poprzeczny pomiedzy pod¬ porami ma ksztalt wiekszego odcinka kola,. Oznacza to, ze przy zastosowaniu walu obrabianego cieplnie 40 jest mozliwe zapewnienie wystepowanie w wale przy kazdych warunkach pracy naprezen rozciaga¬ jacych, mieszczacych sie w zakresie granicy spre¬ zystosci walu.Cecha ta nie zawsze byla osiagalna w larzypadku 45 poprzednich konstrukcji," kiedy wal czesto pracowal w warunkach naprezen rozciagajacych bardzo blis¬ kich granicy sprezystosci.Stwierdzono, ze przy zastosowaniu rozmaitych rozmiarów opisanych powyzej dla redukowania wplywu tarcia wewnetrznego czujnika sily ciagu jest mozliwe zredukowanie poziomu histerezy czuj¬ nika o wartosci do 80%, jezeli sa zastosowane wszystkie wymiary opisane powyzej.Przy oraniu z nominalnym obciazeniem ciago¬ wym rzedu 3000 kg zmiana obciazenia ciagowego* przy prawidlowo pracujacym czujniku sterujacym sila ciagu, miesci sie zwykle w zakresie ±10% ob¬ ciazenia nominalnego. Przy zastosowaniu w takiej sytuacji czujnika obciazenia ciagowego, w którym sa zastosowane wszystkie opisane wyzej wymiary, jest mozliwe uzyskanie wartosci histerezy okolo ±0,75%, tak ze czujnik bedzie wykazywal zmiane sygnalu przy zmianie obciazenia ciagowego o wie- w cej niz 22,5 Kg.11 - 128147 12 Stanowi to istotna zfelele w Stosunku do znanych Cfcujntktów, w których poziom histarezy byl czesto tbyt wyswki do zabe^rfeczenia skutecznej pracy e&ijttlkJL Zastrzezenia patentowe 1. Gkujnik sily ciagu ciagnika, zawierajacy wy¬ dluzony wal z czesciami podporowymi do monto¬ wania w rozstawionych podporach obrotowych oraz skonczeniami usytuowanymi osiowo na zewnatrz tych czesci podporowych do utrzymywania pary czlonów ciagnacych dla wywierania na wal sil ciagu, w wyniku których wal ulega zginaniu, przy czyim do walu jest zamocowany jedrnym koncem czlon podluzny, usytuowany równolegle wzgledem walu, a ponadto zawierajacy zamontowana obroto¬ wo kfizywke, czlon prowadzacy z powierzchnia pro- wadizaca, oraz zespól popychajacy utrzymywany przez swobodny koniec czlonu podluznego dla kon¬ taktu z krzywka i powierzchnia prowadzaca, zna¬ mienny tym, ze wal (10) posiada ogranicznik obrotu wzgledem osi obojetnej (Y) czesci podporowych (11), fiflas zespól popychajacy sklada sie z popycha- cza krzywkowego (44) i oddzielnego popychacza (45) powierzchni prowadzacej, przy czym popychacz krzywkowy (44) styka aie z krzywka (51) dla spo¬ wodowania jej obrotu o kat proporcjonalny do sil siagu wywieranych na wal (10), zas popychacz (45) styka Sie z powierzchnia prowadzaca (49) dla ogra¬ niczenia wzglednego ruchu pomiedzy walem (10) a swobodnym fconcem czlonu podluznego (40) zasad¬ niczo do jednej plaszczyzny. 2. Caujnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze popychacz krzywkowy (44) i popychacz (45) po¬ wierzchni prowadzacej (49) stanowia oddzielne rowki zamocowane obrotowo na czlonie podluz¬ nym (46). 3. Czujnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze krzywka (51) jest osadzona obrotowo na kolku (50) o srednicy znacznie mniejszej niz wymiary po¬ przeczne walu (10). 4. Czujnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w warunkach bez obciazenia os obojetna (Z) walu (10) pomiedzy czesciami podporowymi (11) jest przemieszczona poprzecznie w stosunku do obo¬ jetnej osi (Y) cziesci podporowych (11) w kierunku (X), w którym sa przykladane do walu (10) sily ciagu. 5. Czujnik wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze przekrój czesci walu (10) z przemieszczona osia obo- i jetna (Z) jest symetryczny wzgledem pojedynczej plaszczyzny, przechodzacej przez os obojetna (Z) tej czesci walu (10). 6. Czujnik wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze przekrój czesci walu (10) z przemieszczona osia 1Q obojetna (Z) ma ksztalt wiekszego odcinka kola. 7. Czujnik wedlug zastrz 1, znamienny tym, ze zakonczenia (13) walu (10) przechodza przez czlony kuliste (14), utrzymywane w uksztaltowanym dopel- niajaco gniezdzie utworzonym przez towarzyszacy czlon ciagnacy (15), przy czym ruch kazdego czlonu kulistego (14) osiowo na zewnatrz wzgledem odpo¬ wiedniego zakonczenia (13) walu (10) jesit ograniczo¬ ny za pomoca ukladu mocujacego (21) dla zapobie¬ gania zderzeniu sie czlonu kulistego, gniazda lub 20 czlonu ciagnacego z jakakolwiek przylegla kon¬ strukcja ciagnika. 8. Czujnik wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze kazde zakonczenie (13) walu (10) jest wyposazone w pierscieniowa tuleje (22), która utrzymuje piers¬ cien wspierajacy (23) w pierscieniowym rowku (24) w zakonczeniu (13) walu, przy czym pierscien wspierajacy (23) jest rozszczepiony po cieciwie i tworzy powierzchnie podporowa (27), stykajaca sie z odpowiednim czlonem kulistym (14) dla przy¬ trzymywania czlonu kulistego (14) na zakonczeniu (13). 9. Czujnik wedlug zastrz 8, znamienny tym, ze znajdujaca sie na kazdym zakonczeniu (13) walu 35 (10) pierscieniowa tuleja (22) przechodzi z przeswi¬ tem przez otwór (32) w przyleglym czlonie (33) ograniczajacym ruch, przy czym wielkosc przeswitu pomiedzy pierscieniowa tuleja (22) a otworem (32) wyznacza wielkosc mozliwego stopnia ugiecia walu 40 W 10. Czujnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako ogranicznik obrotu walu (10);.Wzgledem osi obojetnej (Y) czesci podporowych (11) zastosowano wspólpracujace ze soba kolek (41b) i szczeline (41a), znajdujace sie pomiedzy czescia (9) obudowy tylnej ciagnika a walem (10).128 147 // 17 x FIG. I128 147 u-.i r D L f ~ :< F!G FiG 5 'IG 6 h-H- ^-l- -X—v- •r/G l :*...;' r/G ^ ' )ZC t raf. Z.P. Dz-wo. z. 212 (H5 15) Jl.85 Cena 10D z! PL PL PL PL PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Gkujnik sily ciagu ciagnika, zawierajacy wy¬ dluzony wal z czesciami podporowymi do monto¬ wania w rozstawionych podporach obrotowych oraz skonczeniami usytuowanymi osiowo na zewnatrz tych czesci podporowych do utrzymywania pary czlonów ciagnacych dla wywierania na wal sil ciagu, w wyniku których wal ulega zginaniu, przy czyim do walu jest zamocowany jedrnym koncem czlon podluzny, usytuowany równolegle wzgledem walu, a ponadto zawierajacy zamontowana obroto¬ wo kfizywke, czlon prowadzacy z powierzchnia pro- wadizaca, oraz zespól popychajacy utrzymywany przez swobodny koniec czlonu podluznego dla kon¬ taktu z krzywka i powierzchnia prowadzaca, zna¬ mienny tym, ze wal (10) posiada ogranicznik obrotu wzgledem osi obojetnej (Y) czesci podporowych (11), fiflas zespól popychajacy sklada sie z popycha- cza krzywkowego (44) i oddzielnego popychacza (45) powierzchni prowadzacej, przy czym popychacz krzywkowy (44) styka aie z krzywka (51) dla spo¬ wodowania jej obrotu o kat proporcjonalny do sil siagu wywieranych na wal (10), zas popychacz (45) styka Sie z powierzchnia prowadzaca (49) dla ogra¬ niczenia wzglednego ruchu pomiedzy walem (10) a swobodnym fconcem czlonu podluznego (40) zasad¬ niczo do jednej plaszczyzny.

2. Caujnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze popychacz krzywkowy (44) i popychacz (45) po¬ wierzchni prowadzacej (49) stanowia oddzielne rowki zamocowane obrotowo na czlonie podluz¬ nym (46).

3. Czujnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze krzywka (51) jest osadzona obrotowo na kolku (50) o srednicy znacznie mniejszej niz wymiary po¬ przeczne walu (10).

4. Czujnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w warunkach bez obciazenia os obojetna (Z) walu (10) pomiedzy czesciami podporowymi (11) jest przemieszczona poprzecznie w stosunku do obo¬ jetnej osi (Y) cziesci podporowych (11) w kierunku (X), w którym sa przykladane do walu (10) sily ciagu.

5. Czujnik wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze przekrój czesci walu (10) z przemieszczona osia obo- i jetna (Z) jest symetryczny wzgledem pojedynczej plaszczyzny, przechodzacej przez os obojetna (Z) tej czesci walu (10).

6. Czujnik wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze przekrój czesci walu (10) z przemieszczona osia 1Q obojetna (Z) ma ksztalt wiekszego odcinka kola.

7. Czujnik wedlug zastrz 1, znamienny tym, ze zakonczenia (13) walu (10) przechodza przez czlony kuliste (14), utrzymywane w uksztaltowanym dopel- niajaco gniezdzie utworzonym przez towarzyszacy czlon ciagnacy (15), przy czym ruch kazdego czlonu kulistego (14) osiowo na zewnatrz wzgledem odpo¬ wiedniego zakonczenia (13) walu (10) jesit ograniczo¬ ny za pomoca ukladu mocujacego (21) dla zapobie¬ gania zderzeniu sie czlonu kulistego, gniazda lub 20 czlonu ciagnacego z jakakolwiek przylegla kon¬ strukcja ciagnika.

8. Czujnik wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze kazde zakonczenie (13) walu (10) jest wyposazone w pierscieniowa tuleje (22), która utrzymuje piers¬ cien wspierajacy (23) w pierscieniowym rowku (24) w zakonczeniu (13) walu, przy czym pierscien wspierajacy (23) jest rozszczepiony po cieciwie i tworzy powierzchnie podporowa (27), stykajaca sie z odpowiednim czlonem kulistym (14) dla przy¬ trzymywania czlonu kulistego (14) na zakonczeniu (13).

9. Czujnik wedlug zastrz 8, znamienny tym, ze znajdujaca sie na kazdym zakonczeniu (13) walu 35 (10) pierscieniowa tuleja (22) przechodzi z przeswi¬ tem przez otwór (32) w przyleglym czlonie (33) ograniczajacym ruch, przy czym wielkosc przeswitu pomiedzy pierscieniowa tuleja (22) a otworem (32) wyznacza wielkosc mozliwego stopnia ugiecia walu 40 W

10. Czujnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako ogranicznik obrotu walu (10);.Wzgledem osi obojetnej (Y) czesci podporowych (11) zastosowano wspólpracujace ze soba kolek (41b) i szczeline (41a), znajdujace sie pomiedzy czescia (9) obudowy tylnej ciagnika a walem (10).128 147 // 17 x FIG. I128 147 u-.i r D L f ~ :< F!G FiG 5 'IG 6 h-H- ^-l- -X—v- •r/G l :*...;' r/G ^ ' )ZC t raf. Z.P. Dz-wo. z. 212 (H5 15) Jl.85 Cena 10D z! PL PL PL PL PL