Совершенствование тензометрической оси для ограничителей грузоподъемности

   В статье представлено усовершенствование конструкции тензометрической оси для ограничителей грузоподъемности. Анализируется серийный датчик с расположением тензорезисторов на цилиндрической поверхности сквозного отверстия, что вызывает их предварительную деформацию и снижает чувствительность. Предложена новая конструкция с размещением тензорезисторов на плоской стенке между двумя глухими отверстиями. Методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS проведен расчет напряженно-деформированного состояния, подтвердивший возможность значительного увеличения рабочих напряжений и, как следствие, чувствительности датчика за счет изменения толщины плоской стенки без ущерба для общей прочности оси. Изготовлен опытный образец, проведены натурные испытания. Результаты эксперимента показали, что новая конструкция обеспечивает чувствительность в 4,3 раза выше, чем у серийного образца. Это позволяет значительно повысить точность измерений и безопасность эксплуатации грузоподъемных машин.

1. Иванов С.Д., Бром А.Е., Шакаров К.К. Использование регистраторов параметров при эксплуатации мостовых кранов // Механизация строительства. 2016. – № 6. – С. 15-21.

2. Иванов С.Д., Иванова Н.Ю. Технико-экономические показатели эффективности подъемно-транспортных работ // Механизация строительства. 2016. – № 6. – С. 15-21.

3. Иванов С.Д., Михальчик Н.Л. Создание и экспериментальное обоснования алгоритма работы весоизмерительной системы на базе регистратора параметров // Подъемно-транспортное дело. 2019. – № 3-4. – С. 27-30.

4. Akpan V. A. An experimental configuration of strain gauges for weighing systems design. International Journal of Pure and Applied Science, 2008, *1*(2).

5. Глазков С.А., Горбушин А.Р., Козик А.Е., Крапивина Е.А., Семенов А.В., Якушев В.А. Методы определения массы грузов в движении с использованием однокомпонентного тензометрического динамометра. Izmeritelʹnaya Tekhnika. 2025;74(3):49-58. doi: 10.32446/0368-1025it.2025-3-49-58

6. Объективная информация о работе подъемно-транспортных машин как основа повышения качества информационных систем грузообрабатывающих предприятий / Н. Ю. Иванова, С. Д. Иванов, С. А. Надеженков, А. Н. Назаров // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. – 2023. – № 2. – С. 81-96. – EDN MRGIFW.

7. Назаров А. Н. Алгоритмическая обработка объективной информации о характере работы кранов мостового типа / А. Н. Назаров, С. Д. Иванов // Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование в машиностроительной, дорожной и строительной отраслях - 2023 : Материалы Международной научно-практической конференции, Белгород, 21–23 сентября 2023 года. – Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2023. – С. 178-184. – EDN: WGOGHA.

8. Михалев А. В. Применение алгоритма скользящего среднего для задачи определения массы груза / А. В. Михалев, А. Н. Назаров // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. – 2023. – № 2. – С. 44-57. – EDN: XLXJRI.

9. Ivanov S. D. Selection of a rational algorithm for data processing of the weight measuring system of a hoisting crane / S. D. Ivanov, A. N. Nazarov, N. L. Mikhalchik // Journal of Physics: Conference Series, Belgorod, 09–10 марта 2021 года. Vol. 1926. – Belgorod: IOP Publishing Ltd, 2021. – P. 012047. – DOI: 10.1088/1742-6596/1926/1/012047. – EDN: JIUUGG.

10. Пушкарев Михаил. Нормализация сигналов мостовых чувствительных элементов // Компоненты и Технологии. 2005. № 46. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/normalizatsiya-signalov-mostovyh-chuvstvitelnyh-elementov (дата обращения: 05. 09. 2025).

11. Борыняк Леонид, Непочатов Юрий. Разработка конструкции и технологии изготовления тензодатчика с повышенной чувствительностью и точностью измерений для электронных весов // Компоненты и Технологии. 2006. № 63. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-konstruktsii-i-tehnologii-izgotovleniya-tenzodatchika-s-povyshennoy-chuvstvitelnostyu-i-tochnostyu-izmereniy-dlya (дата обращения: 13. 06. 2023).

12. Сушников В. А. Оценка влияния колебаний температуры на точность измерений тензорезистивных и емкостных преобразователей // Наука и современность. 2011. № 8-2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-vliyaniya-kolebaniy-temperatury-na-tochnost-izmereniy-tenzorezistivnyh-i-emkostnyh-preobrazovateley (дата обращения: 13. 06. 2023).

13. Егоров Г.Р. Влияние погрешности позиционирования тензорезистора на чувствительность датчика нагрузки в канате. Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2025;(2):15-30.

14. Назаров А.Н., Иванов С.Д. Использование алгоритма весоизмерения на основе фильтра скользящего среднего в регистраторе параметров работы мостового крана. Научный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ". 2023;20(4):418-431. doi: 10.26518/2071-7296-2023-20-4-418-431. EDN: CBIJMP

15. Иванов С.Д. Развитие направления «промышленная безопасность подъемных сооружений» на кафедре РК4 «Подъемно-транспортные системы». Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2024;(4):11-24.

16. Mikhalev A. V. Development of the load pin for the crane scales / A. V. Mikhalev // European Journal of Technical and Natural Sciences. – 2022. – No. 6. – P. 62-68. – DOI: 10.29013/EJTNS-22-6-62-68. – EDN: WPUFWR.

17. Агейчева М. М. Оценка остаточного ресурса козлового крана на основе качественной подготовки исходных данных о его фактических условиях работы / М. М. Агейчева // Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, путевые, мелиоративные машины и робототехнические комплексы (Молодой инженер) : Материалы XXVIII Московской Международной межвузовской научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, Москва, 24–26 апреля 2024 года. – Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2024. – С. 11-14. – EDN: FDJFOU.

18. Михальчик Н. Л. Построение весоизмерительной системы путем расширения функционала электронного регистратора параметров работы мостового крана / Н. Л. Михальчик, С. Д. Иванов // Инновационное развитие техники и технологий наземного транспорта, Екатеринбург, 06 декабря 2019 года / Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина. – Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2020. – С. 169-171. – EDN: HAFJBZ.

19. Иванов С. Д. Формирование информационной базы для уточнения расчета остаточного ресурса и улучшения методики планирования ремонтов подъемно-транспортного оборудования с использованием приборов безопасности - регистраторов параметров (на примере кранов) / С. Д. Иванов, Н. Ю. Иванова // Цифровая экономика: технологии, управление, человеческий капитал : Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Сборник докладов в области экономики и менеджмента, а также производственных технологий, информационных технологий и технологического менеджмента, Москва, 28 мая 2019 года. – Москва: Московский государственный технологический университет "СТАНКИН", 2019. – С. 236-241. – EDN: OAZGZT.