ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначено 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 осевое 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 ведущее и ведомое звенья, упругие элементы, промежуточный механизм преобразования вращающего момента в осевое перемещение и гидравлический усилитель типа «сопло-заслонка», выполненный по полумостовой схеме [2].
Недостатком такого измерительного преобразователя является низкая точность измерения вращающего момента, обусловленная сложностью обеспечения перпендикулярности подвижной заслонки и оси сопла, как при изготовлении преобразователя, так и при его работе.
Целью полезной модели является повышение точности измерения вращающего момента.
Указанная цель достигается тем, что сопло гидравлического усилителя 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.
Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что имеет место наличие новых деталей и функциональных связей между ними.
Новые детали: заслонка, неподвижно закрепленная на ведомом звене перпендикулярно оси сопла, и пружина, поджимающая подвижное сопло к диску механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение.
Новые функциональные связи: сопло гидравлического усилителя 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.
Наличие неподвижной заслонки позволяет просто и надежно обеспечить перпендикулярность заслонки и оси сопла, как при изготовлении преобразователя, так и при его работе. Это повышает точность измерения вращающего момента.
Наличие пружины, поджимающей подвижное сопло к диску механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение, обеспечивает работоспособность измерительного преобразователя за счет поддержания постоянной связи гидравлического усилителя и механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение.
Наличие новых функциональных связей позволяет исключить влияние погрешностей механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение на работу гидравлического усилителя типа «сопло-заслонка» и надежно обеспечивает перпендикулярность заслонки и оси сопла, что повышает точность измерения вращающего момента.
На фиг.1 показан измерительный преобразователь, 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 через шарики 6 к ведущему звену 1. Шарики 6 (три штуки) равномерно расположены по окружности в каплеобразных впадинах, изготовленных 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 ведомом звене 3 и состоит из подвижного в осевом направлении сопла 7, установленного в цилиндрической расточке, и неподвижно закрепленной, перпендикулярно оси сопла, заслонки 8. Сопло 7 через регулировочный винт 9 и шарик 10 поджато пружиной 11 к диску 4, что обеспечивает постоянную связь гидравлического усилителя и механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение.
Рабочая жидкость подведена к соплу 7 по линии питания через постоянный дроссель 12 и коллектор 13. Каналом 14 управления преобразователь соединен с управляющим элементом (на фиг.1 не показан) системы автоматического регулирования или контрольным прибором (например, манометром).
1
1
0
Номинальное сопротивление течению жидкости в зазоре между соплом 7 и заслонкой 8 устанавливается регулировочным винтом 9 и контролируется по величине давления p в канале 14 управления. Оптимальной является настройка, при которой величина давления p составляет половину давления р в линии питания.
Номинальная величина передаваемого вращающего момента настраивается регулировочными винтами 15 путем изменения предварительного натяга упругих элементов 5.
Слив жидкости в корпус привода машины и далее в бак насосной станции производится через отверстие, образованное поверхностями заслонки 8 и ведомого элемента 3, и может использоваться для смазки механических передач.
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
1
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 шарик 10 и регулировочный винт 9 передается соплу 7, которое смещается в сторону заслонки 8. Зазор между соплом и заслонкой уменьшается, что вызывает увеличение сопротивления течению жидкости и рост давления p в канале 14 управления. Величина изменения давления p прямо пропорциональна величине изменения вращающего момента от номинального значения.
Сигнал в виде изменения давления в канале управления на выходе измерительного преобразователя можно использовать для приведения в действие управляющего элемента системы автоматического регулирования или зарегистрировать по показаниям контрольного прибора.
Источники информации, принятые во внимание
1. Авторское свидетельство СССР №574640, Кл. G01L 3/20, 17.03.76.
2. Иванов, В.И. Измерительный преобразователь момента сил резания для гидравлических адаптивных систем управления металлорежущих станков [Текст] / В.И.Иванов, A.M.Соловьев, С.И.Шарапов // Гидравлические системы металлорежущих станков: Межвузовский сборник научных трудов. - Вып.5. - М.: СТАНКИН, 1980. - С.45-52 (прототип).