ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для измерения и контроля вращающего момента в системах автоматического регулирования приводов промышленного оборудования.
Известный измерительный преобразователь вращающего момента, содержащий ведущее и ведомое звенья, промежуточный механизм преобразования вращающего момента в перемещение и гидравлический усилитель, выполненный по мостовой схеме, не обеспечивает требуемой точности измерения [1].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является измерительный преобразователь вращающего момента, содержащий механизм преобразования вращающего момента в гидравлический сигнал, выполненный в виде ведущего звена с фигурной головкой, в тангенциальных каналах которой размещены чувствительные элементы, и связанного с ним через упругие элементы ведомого звена с корпусом, в котором имеются упоры, взаимодействующие с чувствительными элементами, и измерительную систему [2].
Недостатком такого измерительного преобразователя является низкая точность измерения вращающего момента, обусловленная нестабильными характеристиками рабочей жидкости, в первую очередь температурным расширением и сжимаемостью, и ее неизбежными утечками из замкнутых объемов между чувствительными и преобразующими элементами (поршеньками). Кроме того, данное устройство работоспособно только при вращении в одну сторону и не имеет регулировки по величине измеряемого вращающего момента.
Целью полезной модели является повышение точности измерения вращающего момента и расширение функциональных возможностей преобразователя.
Указанная цель достигается тем, что чувствительные элементы выполнены в виде однонаправленных сопл и образуют с упорами корпуса зазоры для прохода жидкости, сопла соединены по мостовой схеме с источником питания, регистрирующий элемент измерительной системы включен в диагональ моста, фигурная головка имеет крестообразную форму, а упругие элементы установлены по обеим сторонам выступов фигурной головки и могут регулироваться.
Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что имеет место наличие новых деталей и функциональных связей между ними.
Новые детали: чувствительные элементы выполнены в виде сопл, через которые осуществляется непрерывный расход рабочей жидкости, гидравлический усилитель типа «сопло-заслонка» выполнен по мостовой схеме, регистрирующий элемент измерительной системы включен в диагональ моста, фигурная головка имеет крестообразную форму, а упругие элементы установлены по обеим сторонам выступов фигурной головки и могут регулироваться.
Новые функциональные связи: сопла имеют одинаковое направление и образуют с упорами корпуса зазоры для прохода жидкости, разнонаправлено изменяющие свою величину при относительном повороте ведущего и ведомого звеньев измерительного преобразователя, что приводит к возникновению разности давлений под торцами регистрирующего элемента измерительной системы, пропорциональной изменению вращающего момента.
Установка упругих элементов по обеим сторонам выступов крестообразной фигурной головки позволяет измерять вращающий момент при вращении в обе стороны.
Наличие регулировочных винтов позволяет устанавливать одинаковые начальные зазоры между упорами корпуса и торцами сопл, а также настраивать величину номинального вращающего момента.
Наличие новых элементов и функциональных связей позволяет исключить влияние характеристик рабочей жидкости, в первую очередь температурного расширения и сжимаемости, а также утечек из замкнутых объемов преобразователя, что повышает точность измерения вращающего момента и расширяет функциональные возможности устройства.
На фиг.1 показан измерительный преобразователь, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Измерительный преобразователь вращающего момента содержит механизм преобразования вращающего момента в гидравлический сигнал, выполненный в виде ведущего звена 1 с крестообразной фигурной головкой, в тангенциальных каналах которой однонаправлено установлены сопла 2 и 3, образующие с упорами корпуса 4 ведомого звена зазоры для прохода рабочей жидкости. Ведомое звено установлено на ведущем звене на опоре качения 5. Ведущее и ведомое звенья преобразователя связаны упругими элементами 6, установленными в цилиндрических тангенциальных расточках корпуса ведомого звена по обеим сторонам выступов фигурной головки ведущего звена. Предварительный натяг упругих элементов регулируется винтами 7. Сопла соединены с источником питания по мостовой схеме через коллекторы 8, 9 и постоянные дроссели 10, 11, а регистрирующий элемент 12 измерительной системы включен в диагональ моста.
Измерительный преобразователь работает следующим образом.
0
1
2
При постоянном давлении P рабочая жидкость поступает от источника питания (насосной станции) к постоянным дросселям 10 и 11, проходит через коллекторы 8 и 9 к соплам 2 и 3 и через зазоры между упорами корпуса 4 ведомого звена и торцами сопл истекает в окружающую среду с атмосферным давлением. Установка одинаковых начальных зазоров между упорами и соплами, а также настройка номинального вращающего момента на валу осуществляется регулировочными винтами 7 за счет изменения предварительного натяга упругих элементов 6, при этом давления P и P под торцами регистрирующего элемента 12 должны быть равны.
1
2
При нагружении вала вращающим моментом, большим по величине, чем номинальный, происходит поворот ведущего звена относительно ведомого звена, что вызывает разнонаправленное изменение зазоров между торцами сопл 2 и 3 и упорами корпуса 4. Изменение зазоров приводит к изменению сопротивлений течению жидкости из сопл и к изменению давлений Р и P под торцами элемента 12. Возникающий перепад давлений рабочей жидкости приводит в действие регистрирующий элемент 12, перемещение которого пропорционально изменению вращающего момента.
Сигнал в виде разности давлений на выходе измерительного преобразователя можно использовать для приведения в действие управляющего элемента системы автоматического регулирования, в качестве которого обычно используют золотниковый дросселирующий распределитель, регулирующий соответствующим образом расход жидкости на входе и выходе гидравлического двигателя машины, или зарегистрировать по показаниям контрольного прибора, например, дифференциального манометра.
Источники информации, принятые во внимание
1. Авторское свидетельство СССР №574640, Кл. G01L 3/20, 17.03.76.
2. Авторское свидетельство СССР №678353, Кл. G01L 3/20, 27.06.77 (прототип).