RU2769848C1 - Device for determining forces acting on the working member of agricultural machines from the soil, mainly in soil channel - Google Patents

Device for determining forces acting on the working member of agricultural machines from the soil, mainly in soil channel Download PDF

Info

Publication number
RU2769848C1
RU2769848C1 RU2021107559A RU2021107559A RU2769848C1 RU 2769848 C1 RU2769848 C1 RU 2769848C1 RU 2021107559 A RU2021107559 A RU 2021107559A RU 2021107559 A RU2021107559 A RU 2021107559A RU 2769848 C1 RU2769848 C1 RU 2769848C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
linear bearings
soil
horizontal
measuring
frame
Prior art date
Application number
RU2021107559A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Фруминович Рогачев
Анатолий Андреевич Карсаков
Роман Анатольевич Косульников
Дмитрий Сергеевич Гапич
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ)
Priority to RU2021107559A priority Critical patent/RU2769848C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2769848C1 publication Critical patent/RU2769848C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

FIELD: machine building; agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to the field of agricultural machine building, in particular to the design of measuring devices for studying the loading of working elements of tillage tools, using soil channels. Device includes working element installed on movable driving trolley with intermediate frame, and measuring links. Intermediate frame is made triangular with rigidly connected vertical and horizontal beams. At least two linear bearings are arranged on each of the beams. Moving rods of vertically arranged bearings are rigidly connected to vertical post of bogie, and their outer casings - to vertical beam of frame. Working member is rigidly fixed on a movable rod of a horizontal pair of linear bearings, and external races of horizontally located linear bearings are rigidly connected to horizontal beam of frame. Measuring links are hinged between casings and moving rods of linear bearings parallel to their axes.
EFFECT: simplification of design and improvement of accuracy at measurement of forces acting on working element of agricultural machine in horizontal and vertical directions.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к конструкциям измерительных средств для изучения тягового сопротивления и нагруженности рабочих органов почвообрабатывающих орудий, преимущественно с использованием почвенных каналов.The invention relates to the field of agricultural engineering, in particular to the design of measuring instruments for studying traction resistance and loading of the working bodies of tillage implements, mainly using soil channels.

Известно устройство для динамометрирования рабочих органов почвообрабатывающих орудий, содержащее силоизмерительный элемент, элементы крепления и рабочий орган со стойкой, в котором на силоизмерительном элементе расположены тензодатчики сопротивления, а сам силоизмерительный элемент охватывает стойку рабочего органа (а.с. СССР №974163, G01L5/16, опубл. 30.06.92).A device for dynamometer working bodies of tillage implements is known, containing a force-measuring element, fastening elements and a working body with a stand, in which resistance strain gauges are located on the force-measuring element, and the force-measuring element itself covers the stand of the working body (AS USSR No. 974163, G01L5 / 16 , published 06/30/92).

Недостатком известного устройства является то, что его использование сложно в эксплуатации, поскольку требует применения специального тарировочного оборудования, обеспечивающего раздельную калибровку каждого из тензодатчиков сопротивления.The disadvantage of the known device is that its use is difficult to operate, since it requires the use of special calibration equipment that provides separate calibration of each of the resistance strain gauges.

Известна также установка для объемного тензометрирования (Патент 2566398 RU С1), которая имеет измерительные звенья, кронштейны для крепления измерительных звеньев и рабочий орган со стойкой, при этом вертикально расположенное измерительное звено присоединено к верхней грани стойки с возможностью восприятия деформаций сжатия и растяжения. Остальные измерительные звенья установлены в горизонтальных плоскостях с возможностью восприятия деформаций сжатия, причем все они точечно уперты с разных сторон в грани стойки и обеспечивают неподвижное положение измерительных звеньев и стойки с рабочим органом в процессе проведения измерений. Помимо этого, предлагаемое устройство имеет, по меньшей мере, шесть измерительных звеньев по числу измеряемых переменных, которые расположены в направлении действия внешних нагрузок (Пат. RU 2566398, Установка для объемного тензометрирования, G01L 5/13 (2006.01), Опубл. 27.10.2015, Бюл. №30).There is also known an installation for volumetric strain measurement (Patent 2566398 RU C1), which has measuring links, brackets for mounting measuring links and a working body with a rack, while a vertically located measuring link is attached to the upper face of the rack with the ability to perceive compression and tension deformations. The remaining measuring links are installed in horizontal planes with the ability to perceive compression deformations, and all of them are pointwise abutted from different sides in the faces of the rack and provide a fixed position of the measuring links and the rack with the working body in the process of measurements. In addition, the proposed device has at least six measuring links according to the number of measured variables, which are located in the direction of external loads (U.S. , Bull. No. 30).

Недостаток известного устройства заключается в том, что измерительные звенья требуют подстройки под каждый конкретный рабочий орган. Поскольку измерения от боковых воздействий на рабочий орган осуществляются только односторонними усилиями, то они не препятствуют повороту рабочего органа. Поскольку размеры поперечного сечения стойки малые, то деформации и усилия на датчиках значительные, что негативно сказывается на точности замера.The disadvantage of the known device lies in the fact that the measuring links require adjustment to each specific working body. Since measurements from lateral influences on the working body are carried out only by one-sided efforts, they do not prevent the rotation of the working body. Since the cross-sectional dimensions of the rack are small, the deformations and forces on the sensors are significant, which negatively affects the measurement accuracy.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство для измерения усилий, действующих на рабочий орган со стороны почвы, включающее почвенный канал с подвижным рабочим органом, установленным на тележке с рамой, и измерительные звенья, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной прямоугольной рамкой, а измерительные звенья выполнены в виде тензометрических балок, одни концы которых посредством промежуточных звеньев шарнирно прикреплены к дополнительной прямоугольной рамке, а вторые концы которых жестко закреплены на раме тележки, при этом тензобалки установлены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, параллельных вертикальному, горизонтальному и боковому измеряемым усилиям, а продольные плоскости поперечного сечения тензобалок параллельны плоскостям, в которых лежат определяемые силы, (патент RU 2717383).The closest analogue, taken as a prototype, is a device for measuring the forces acting on the working body from the side of the soil, including a soil channel with a movable working body mounted on a trolley with a frame, and measuring links, characterized in that it is equipped with an additional rectangular frame, and the measuring links are made in the form of strain gauge beams, one ends of which are pivotally attached to an additional rectangular frame by means of intermediate links, and the second ends of which are rigidly fixed to the bogie frame, while the strain gauges are installed in three mutually perpendicular planes parallel to the vertical, horizontal and lateral measured forces , and the longitudinal planes of the cross section of the strain gauge beams are parallel to the planes in which the determined forces lie, (patent RU 2717383).

Недостатком известного устройства является необходимость определение искомых усилий, действующих на рабочий орган, расчетным путем из системы уравнений, строимых для совокупности показаний измерительных звеньев, а также сложность конструкции, что влияет на погрешность измерения.A disadvantage of the known device is the need to determine the desired forces acting on the working body, by calculation from a system of equations built for the set of indications of the measuring links, as well as the complexity of the design, which affects the measurement error.

Задача, решаемая изобретением - повышение точности измерения усилий навесных сельскохозяйственных машин и орудий в горизонтальном и вертикальном направлениях.The problem solved by the invention is to improve the accuracy of measuring the efforts of mounted agricultural machines and implements in the horizontal and vertical directions.

Технический результат - упрощение конструкции и повышение точности при измерении усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственной машины в горизонтальном и вертикальном направлениях,EFFECT: simplifying the design and increasing the accuracy when measuring the forces acting on the working body of the agricultural machine in the horizontal and vertical directions,

Указанный технический результат достигается устройством для определения усилий, действующих на рабочий орган со стороны почвы, преимущественно в почвенном канале, включающем рабочий орган, установленный на подвижной приводной тележке с промежуточной рамой, и измерительные звенья, в котором, согласно изобретению, промежуточная рама выполнена треугольной с жестко связанными вертикальной и горизонтальной балками, на каждой из которых размещены по крайней мере два линейных подшипника, подвижные стержни которых расположены вертикально и жестко соединены с вертикальной стойкой тележки, а их наружные обоймы - с вертикальной балкой рамы, рабочий орган жестко закреплен на подвижном стержне горизонтальной пары линейных подшипников, наружные обоймы горизонтально расположенных линейных подшипников жестко закреплены на горизонтальной балке рамы, при этом измерительные звенья шарнирно закреплены между упомянутыми обоймами и подвижными стержнями линейных подшипников параллельно осям подвижных стержней.The specified technical result is achieved by a device for determining the forces acting on the working body from the side of the soil, mainly in the soil channel, including the working body mounted on a movable drive cart with an intermediate frame, and measuring links, in which, according to the invention, the intermediate frame is made triangular with rigidly connected vertical and horizontal beams, each of which has at least two linear bearings, the movable rods of which are located vertically and are rigidly connected to the vertical rack of the bogie, and their outer cages are to the vertical beam of the frame, the working body is rigidly fixed to the movable rod of the horizontal pairs of linear bearings, outer races of horizontally arranged linear bearings are rigidly fixed on the horizontal beam of the frame, while the measuring links are pivotally fixed between the said races and the movable rods of the linear bearings parallel to the axes of the movable rods th.

Кроме того, измерительные звенья выполнены в виде снабженных тензорезисторами тонкостенных металлических колец прямоугольного сечения с диаметрально расположенными присоединительными элементами, выполненными в виде сферических шарниров.In addition, the measuring links are made in the form of thin-walled metal rings of rectangular section equipped with strain gauges with diametrically located connecting elements made in the form of spherical hinges.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображено устройство для определения усилий, вид слева; на фиг. 2 - вид спереди на устройство.The invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 schematically shows a device for determining forces, left side view; in fig. 2 is a front view of the device.

Устройство для измерения усилий, действующих на рабочий орган со стороны почвы, содержит раму 1 с закрепленными на ней вертикальной и горизонтальной балками, жестко связанными между собой и несущими корпуса линейных подшипников 2, 3 с подвижными стержнями 4, 5. Стойка 9 тележки почвенного канала соединена с подвижными стержнями 4 вертикальных линейных подшипников 2. Рабочий орган 8 жестко закреплен на подвижных стержнях 5 линейных подшипников 3, расположенных горизонтально параллельно продольной оси сельскохозяйственной машины.A device for measuring the forces acting on the working body from the side of the soil, contains a frame 1 with vertical and horizontal beams fixed on it, rigidly connected to each other and bearing housings of linear bearings 2, 3 with movable rods 4, 5. The rack 9 of the soil channel cart is connected with movable rods 4 vertical linear bearings 2. The working body 8 is rigidly fixed on the movable rods 5 linear bearings 3, located horizontally parallel to the longitudinal axis of the agricultural machine.

Измерительные звенья 6, 7, замыкающие горизонтальный и вертикальный силовые потоки, выполнены в виде снабженных тензорезисторами тонкостенных металлических колец прямоугольного сечения с диаметрально расположенными присоединительными элементами, выполненными в виде сферических шарниров). Конструктивные параметры тонкостенных измерительных колец датчиков усилий выбраны из соотношенияMeasuring links 6, 7, closing the horizontal and vertical power flows, are made in the form of thin-walled metal rings of rectangular section equipped with strain gauges with diametrically located connecting elements made in the form of spherical hinges). The design parameters of thin-walled measuring rings of force sensors are selected from the ratio

Figure 00000001
Figure 00000001

где ε - деформация тензометров при наибольшей измеряемой нагрузке, м;where ε - deformation of strain gauges at the highest measured load, m;

Р - измеряемое усилие, Н;P - measured force, N;

Е -модуль упругости материала кольца, Па;E is the modulus of elasticity of the ring material, Pa;

b - ширина сечения кольца, м;b - ring section width, m;

h - высота сечения кольца, м;h is the height of the ring section, m;

R - средний радиус тонкостенного кольца, м.R is the average radius of a thin-walled ring, m.

При работе устройства подвижная приводная тележка со стойкой 9 перемещается относительно почвенного канала (на чертеже не показан). Продольные горизонтальные усилия, действующие на предварительно заглубленный в почву рабочий орган 8 (фиг. 1), передаются от него на стержни 5 и, соответственно, на горизонтальные измерительные звенья 7. Последние воспринимают только продольные горизонтальные усилия, действующие на рабочий орган 8.During operation of the device, the movable drive cart with the rack 9 moves relative to the soil channel (not shown in the drawing). The longitudinal horizontal forces acting on the working body 8 previously buried in the soil (Fig. 1) are transferred from it to the rods 5 and, accordingly, to the horizontal measuring links 7. The latter perceive only the longitudinal horizontal forces acting on the working body 8.

Вертикальные составляющие усилий, действующих на рабочий орган 8, передаются через корпуса линейных подшипников 3 и рамку 1 на нижние сферические шарниры вертикальных измерительных звеньев 6, верхние сферические шарниры которых соединены со стержнями 4, жестко связанными со стойками 9. Следовательно, измерительные звенья 6 воспринимают только вертикальные составляющие усилий, действующих на рабочий орган 8. Остальные составляющие усилий, действующих на рабочий орган 8, а также возникающие крутящие моменты, передаются через линейные подшипники 2, 3 на стойку 9 подвижной тележки и не воздействуют на измерительные элементы.The vertical components of the forces acting on the working body 8 are transmitted through the linear bearing housings 3 and the frame 1 to the lower spherical hinges of the vertical measuring links 6, the upper spherical hinges of which are connected to the rods 4 rigidly connected to the racks 9. Therefore, the measuring links 6 perceive only vertical components of the forces acting on the working body 8. The remaining components of the forces acting on the working body 8, as well as the resulting torques, are transmitted through linear bearings 2, 3 to the rack 9 of the movable cart and do not affect the measuring elements.

За счет введения треугольной рамки с системой линейных подшипников, обеспечивающих возможность смещения рабочего органа в двух взаимно-перпендикулярных направлениях относительно подвижной приводной тележки почвенного канала, по направлению которых расположены силоизмерительные элементы, достигается заявленный технический результат. При этом, каждый из измерительных элементов выполняет две функции - измерительную и конструктивно-соединительную. Кроме того, заявленное устройство обеспечивает повышение точности измерения усилий за счет устранения промежуточных элементов и необходимости пересчета показаний силоизмерительных элементов.Due to the introduction of a triangular frame with a system of linear bearings, which provide the possibility of displacement of the working body in two mutually perpendicular directions relative to the movable drive cart of the soil channel, in the direction of which the force-measuring elements are located, the claimed technical result is achieved. At the same time, each of the measuring elements performs two functions - measuring and constructive-connecting. In addition, the claimed device provides an increase in the accuracy of force measurement due to the elimination of intermediate elements and the need to recalculate the readings of force-measuring elements.

Claims (2)

1. Устройство для определения усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственных машин со стороны почвы в почвенном канале, включающее рабочий орган, установленный на подвижной приводной тележке с промежуточной рамой, и измерительные звенья, отличающееся тем, что промежуточная рама выполнена треугольной с жестко связанными вертикальной и горизонтальной балками, на каждой из которых размещены по крайней мере два линейных подшипника, подвижные стержни вертикально расположенных подшипников жестко соединены с вертикальной стойкой тележки, а их наружные обоймы - с вертикальной балкой рамы, рабочий орган жестко закреплен на подвижном стержне горизонтальной пары линейных подшипников, а наружные обоймы горизонтально расположенных линейных подшипников жестко соединены с горизонтальной балкой рамы, при этом измерительные звенья шарнирно закреплены между обоймами и подвижными стержнями линейных подшипников параллельно их осям.1. A device for determining the forces acting on the working body of agricultural machines from the side of the soil in the soil channel, including a working body mounted on a movable drive cart with an intermediate frame, and measuring links, characterized in that the intermediate frame is made triangular with rigidly connected vertical and horizontal beams, each of which contains at least two linear bearings, the movable rods of the vertically located bearings are rigidly connected to the vertical rack of the bogie, and their outer cages are connected to the vertical beam of the frame, the working body is rigidly fixed to the movable rod of the horizontal pair of linear bearings, and the outer races of the horizontally arranged linear bearings are rigidly connected to the horizontal beam of the frame, while the measuring links are pivotally fixed between the cages and the movable rods of the linear bearings parallel to their axes. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измерительные звенья выполнены в виде снабженных тензорезисторами тонкостенных металлических колец прямоугольного сечения с диаметрально расположенными присоединительными элементами, выполненными в виде сферических шарниров.2. The device according to claim 1, characterized in that the measuring links are made in the form of thin-walled metal rings of rectangular section equipped with strain gauges with diametrically located connecting elements made in the form of spherical hinges.
RU2021107559A 2021-03-22 2021-03-22 Device for determining forces acting on the working member of agricultural machines from the soil, mainly in soil channel RU2769848C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021107559A RU2769848C1 (en) 2021-03-22 2021-03-22 Device for determining forces acting on the working member of agricultural machines from the soil, mainly in soil channel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021107559A RU2769848C1 (en) 2021-03-22 2021-03-22 Device for determining forces acting on the working member of agricultural machines from the soil, mainly in soil channel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769848C1 true RU2769848C1 (en) 2022-04-07

Family

ID=81075954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021107559A RU2769848C1 (en) 2021-03-22 2021-03-22 Device for determining forces acting on the working member of agricultural machines from the soil, mainly in soil channel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2769848C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2822784C1 (en) * 2024-02-27 2024-07-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Device for determining horizontal components of forces acting on working element of agricultural machine from soil side

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU974163A1 (en) * 1981-05-18 1982-11-15 Новосибирский сельскохозяйственный институт Device for tilling implemen tool dynamometry
SU1744527A1 (en) * 1989-12-13 1992-06-30 Новосибирский сельскохозяйственный институт Device for dynamometering cultivator working organs
RU2566398C1 (en) * 2014-05-26 2015-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" Unit for volumetric strain-gaging
RU2717383C1 (en) * 2019-07-03 2020-03-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Device for measuring forces on working member of agricultural machines, mainly in soil channel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU974163A1 (en) * 1981-05-18 1982-11-15 Новосибирский сельскохозяйственный институт Device for tilling implemen tool dynamometry
SU1744527A1 (en) * 1989-12-13 1992-06-30 Новосибирский сельскохозяйственный институт Device for dynamometering cultivator working organs
RU2566398C1 (en) * 2014-05-26 2015-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" Unit for volumetric strain-gaging
RU2717383C1 (en) * 2019-07-03 2020-03-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Device for measuring forces on working member of agricultural machines, mainly in soil channel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2822784C1 (en) * 2024-02-27 2024-07-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Device for determining horizontal components of forces acting on working element of agricultural machine from soil side

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2717383C1 (en) Device for measuring forces on working member of agricultural machines, mainly in soil channel
US4175430A (en) Load measuring apparatus
US8984928B2 (en) Moment calibrating apparatus for multi-component force gauge and method of moment calibration
RU2769848C1 (en) Device for determining forces acting on the working member of agricultural machines from the soil, mainly in soil channel
RU2682085C1 (en) Installation for spatial dynamometer of hinged agricultural machines and tools
RU2461809C1 (en) Test bench to measure resistance of soils and snow/ice to cutting
RU2308397C2 (en) Device for conducting the towing tests of marine engineering facility model in model testing basin
Alimardani et al. Design and development of a three-point hitch dynamometer
RU2800401C1 (en) Device for determining the horizontal forces acting on the working body of an agricultural machine from the soil
RU2822784C1 (en) Device for determining horizontal components of forces acting on working element of agricultural machine from soil side
EP3531086B1 (en) Conveyor system with weighing capability
RU152733U1 (en) STAND FOR TESTING REINFORCED CONCRETE ELEMENTS FOR BENDING WITH STATIC LOADING
RU148401U1 (en) STAND FOR TESTING REINFORCED CONCRETE ELEMENTS WITH A FIXED DEGREE OF HORIZONTAL COMPRESSION TO STATIC BEND
RU2722872C1 (en) Device for determining forces on working member of agricultural machines
RU2589217C1 (en) Volumetric strain-gauging apparatus
RU2748865C1 (en) Strain gauge plate, mainly for measuring the horizontal force on a mounted agricultural tool
RU2768072C1 (en) Soil channel for laboratory research of working elements of agricultural tillage machines
RU2770796C1 (en) Device for determining the horizontal force from a mounted tillage tool
RU2770233C1 (en) Stand for measuring resistance of soils and snow-ice formations to cutting
RU2703910C1 (en) Apparatus for determining traction resistance of mounted agricultural machines and tools
RU2704290C1 (en) Circular soil bench
RU2704881C1 (en) Strain gauging for soil digging resistance measurement
RU2801775C1 (en) Method and device for determining the point of application of the resultant longitudinal force acting on the working body of a tillage machine
Biral et al. A new direct deformation sensor for active compensation of positioning errors in large milling machines
RU2776191C1 (en) Device for measuring the horizontal force from an agricultural machine mounted on a tractor