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, упругие элементы, промежуточный механизм преобразования вращающего момента в осевое перемещение и гидравлический усилитель типа «сопло-заслонка», выполненный по полумостовой схеме, имеет слабый выходной сигнал, что не позволяет использовать его для непосредственного управления работой автоматического регулятора [1].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является измерительный преобразователь вращающего момента, содержащий ведущее и ведомое звенья, упругие элементы, промежуточный механизм преобразования вращающего момента в осевое перемещение и гидравлический усилитель типа «сопло-заслонка», выполненный по полумостовой схеме, сопло которого в ведомом звене выполнено подвижным в осевом направлении и пружиной поджато к диску механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение, а заслонка выполнена в виде отдельной детали и неподвижно закреплена на ведомом звене перпендикулярно оси сопла [2].
Недостатком такого измерительного преобразователя является малая мощность выходного сигнала, определяемая, в первую очередь, полумостовой схемой измерения вращающего момента.
Целью изобретения является повышение мощности выходного сигнала измерительного преобразователя.
Указанная цель достигается тем, что ведущее звено снабжено подпружиненным подвижным соплом и неподвижной заслонкой, аналогичными соплу и заслонке ведомого звена и расположенными симметрично относительно диска механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение, постоянные дроссели и сопла гидравлического усилителя соединены по мостовой схеме, междроссельные камеры сопл сообщаются с полостями управления исполнительного механизма, включенного в диагональ моста.
Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что имеет место наличие новых деталей и функциональных связей между ними.
Новые детали: подпружиненное подвижное сопло и неподвижная заслонка ведущего звена, аналогичные соплу и заслонке ведомого звена, расположенные симметрично относительно диска механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение.
Новые функциональные связи: постоянные дроссели и сопла гидравлического усилителя соединены по мостовой схеме, междроссельные камеры сопл сообщаются с полостями управления исполнительного механизма, включенного в диагональ моста.
Наличие подпружиненного подвижного сопла и неподвижной заслонки ведущего звена, аналогичных соплу и заслонке ведомого звена, расположенных симметрично относительно диска механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение позволяет реализовать мостовую схему измерения взамен полумостовой схемы. Это повышает мощность выходного сигнала измерительного преобразователя в два раза.
На фиг.1 показан измерительный преобразователь вращающего момента, общий вид в разрезе.
Измерительный преобразователь вращающего момента (фиг.1) содержит ведущее звено 1, выполненное в виде зубчатого колеса, установленного на опоре 2 качения на ведомом звене 3, которое в свою очередь размещено на выходном валу привода машины (например, шпинделе станка).
Ведущее 1 и ведомое 3 звенья преобразователя связаны промежуточным механизмом преобразования вращающего момента в осевое перемещение, выполненным в виде диска 4, прижатого упругими элементами 5 (три штуки) через шарики 6 к ведущему звену 1. Шарики 6 (три штуки) равномерно расположены по окружности в каплеобразных впадинах на торцах диска 4 и ведущего звена 1. Диск 4 находится в зубчатом зацеплении с ведомым звеном 3 измерительного преобразователя.
Гидравлический усилитель типа «сопло-заслонка» размещен в ведущем звене 1 и ведомом звене 3 и состоит из подвижных в осевом направлении разнонаправленных сопл 7 и 8, установленных в цилиндрических расточках, и неподвижно закрепленных, перпендикулярно оси сопл, заслонок 9 и 10. Сопла 7 и 8 через регулировочные винты 11 и 12 со сферическими головками поджаты пружинами 13 и 14 к диску 4, что обеспечивает постоянную связь гидравлического усилителя и механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение.
Рабочая жидкость подведена к соплам 7 и 8 от источника питания через постоянные дроссели 15 и 16 и коллекторы 17 и 18. Каналами 19 и 20 управления преобразователь соединен с исполнительным механизмом ИМ автоматического регулятора (например, дросселирующего распределителя) системы автоматического регулирования или контрольным прибором (например, дифференциальным манометром).
Постоянные дроссели и сопла гидравлического усилителя соединены по мостовой схеме, а исполнительный механизм ИМ включен в диагональ моста.
1
2
1
2
Номинальные сопротивления течению жидкости в зазорах между соплами 7 и 8 и заслонками 9 и 10 устанавливаются регулировочными винтами 11 и 12 и контролируются по величинам давления р и р в каналах 19 и 20 управления. Предварительная настройка измерительного преобразователя должна обеспечить равенство давлений p и р·
Номинальная величина передаваемого вращающего момента настраивается регулировочными винтами 21 путем изменения предварительного натяга упругих элементов 5.
Слив жидкости в корпус привода машины и далее в бак насосной станции производится через отверстия 22 и 23, и может использоваться для смазки механических передач внутри коробки скоростей станка.
Измерительный преобразователь работает следующим образом.
Вращающий момент от входного или промежуточного вала привода машины посредством зубчатого зацепления передается ведущему звену 1. Вращение ведущего звена 1 через шарики 6 передается диску 4 и далее через зубчатое зацепление ведомому звену 3 и выходному валу привода машины.
1
2
В случае, когда момент сил сопротивления превышает настроенную номинальную величину вращающего момента на выходном валу машины, происходит относительный поворот ведущего звена 1 измерительного преобразователя относительно ведомого звена 3. Шарики 6, расположенные в каплеобразных впадинах, преодолевая усилие упругих элементов 5, отжимают диск 4 от ведущего звена 1. Осевое движение диска 4 через регулировочные винты 11 и 12 со сферическими головками передается соплам 7 и 8, которые смещаются в цилиндрических расточках звеньев 1 и 3 относительно заслонок 9 и 10. При движении диска 4, например, влево, зазор между соплом 7 и заслонкой 9 увеличивается, а между соплом 8 и заслонкой 10 уменьшается, что вызывает рост давления p жидкости и одновременное уменьшение давления р в каналах управления и под торцами исполнительного механизма ИМ.
1
2
Разность давлений Δp=p-р прямо пропорциональна величине изменения вращающего момента от номинального значения. Мощность выходного сигнала рассмотренного измерительного преобразователя в два раза больше мощности выходного сигнала прототипа.
Сигнал в виде разности давлений в каналах управления на выходе измерительного преобразователя обладает достаточной мощностью и его без усиления можно использовать для приведения в действие управляющего элемента (автоматического регулятора) системы автоматического регулирования или зарегистрировать по показаниям контрольного прибора.
Источники информации, принятые во внимание
1. Иванов, В.И. Измерительный преобразователь момента сил резания для гидравлических адаптивных систем управления металлорежущих станков / В.И.Иванов, А.М.Соловьев, С.И.Шарапов // Гидравлические системы металлорежущих станков: межвузовский сборник научных трудов. - Вып.5. - М.: СТАНКИН, 1980. - С.45-52.
2. Патент РФ на полезную модель №99164, Кл. G01L 3/20, 01.06.2010 (прототип).