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 измеритель крутящего момента, содержащий корпус с муфтой и винтовыми шлицами и подшипники, не обеспечивает необходимой точности измерения [1].
Известен измеритель крутящего момента, содержащий ведущий и ведомый валы, корпус с каналами для подвода жидкости, в котором расположен силовой диск и выполнены золотниковые отверстия, перекрываемые силовым диском, и регистрирующий прибор, соединенный каналами с полостью корпуса [2].
Такой измеритель имеет низкую точность измерения.
В качестве прототипа принят измеритель крутящего момента, содержащий ведущий и ведомый валы, корпус с каналами для подвода жидкости, в котором расположен силовой диск и выполнены золотниковые отверстия, перекрываемые силовым диском, регистрирующий прибор, соединенный каналами с полостью корпуса, шлицевую муфту с винтовыми и прямыми шлицами, соединяющую ведущий и ведомый валы, и калиброванные жиклеры, установленные в канале для подвода жидкости, силовой диск, установленный на шлицевой муфте [3].
Недостатками прототипа являются низкая точность измерения, сложность конструкции преобразователя и ограниченные технические возможности.
Начальное положение муфты с диском относительно корпуса не фиксируется и может быть произвольным в пределах шлицевых соединений с валами, что затрудняет установку нейтрального положения диска относительно золотниковых отверстий и не обеспечивает требуемую точность измерения.
Для тарировки и настройки измерителя крутящего момента используется кольцевая обойма с золотниковыми отверстиями и уплотнениями, расположенная в корпусе и перемещаемая штоком, что усложняет конструкцию устройства.
Измеритель не имеет регулировки передаваемого с ведущего вала на ведомый вал номинального вращающего момента, а жидкость из полостей корпуса через золотниковые отверстия выходит в окружающее пространство. Это ограничивает технические возможности измерителя, так как не позволяет использовать его при различных режимах работы привода и требует установки в закрытом корпусе (в редукторе, в коробке скоростей, специальном кожухе и т.п.).
Технической задачей полезной модели является повышение точности измерения вращающего момента, упрощение конструкции преобразователя и расширение его технических возможностей.
Решение указанной задачи достигается тем, что в корпусе выполнена цилиндрическая расточка, частично перекрываемая поверхностью диска и через отверстие в корпусе соединенная со сливной линией, поверхности расточки и диска образуют переменные дроссели, по обе стороны муфты установлены центрирующие упругие элементы, регулируемые гайками, размещенными на ведущем и ведомом валах.
Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что имеет место наличие новых элементов и функциональных связей между ними.
Новыми элементами являются: цилиндрическая расточка в корпусе, через отверстие соединенная со сливной линией; переменные дроссели, образованные поверхностями расточки и диска; центрирующие упругие элементы, установленные по обе стороны муфты; гайки, размещенные на ведущем и ведомом валах.
Новые функциональные связи.
Цилиндрическая расточка в корпусе, через отверстие соединенная со сливной линией, собирает жидкость на выходе переменных дросселей и направляет ее на слив в бак насосной станции. Это позволяет устанавливать измерительный преобразователь в любом удобном месте машины, что расширяет его технические возможности.
Переменные дроссели образованы поверхностями расточки и диска без каких-либо промежуточных элементов, что упрощает конструкцию преобразователя. Упрощение конструкции приводит к упрощению изготовления, сборки и настройки преобразователя, а также к снижению влияния погрешностей формы и расположения рабочих поверхностей деталей устройства на точность измерения вращающего момента.
Центрирующие упругие элементы, установленные по обе стороны муфты, и регулируемые гайками, размещенными на ведущем и ведомом валах, позволяют обеспечить точную предварительную настройку преобразователя. При этом диск муфты симметрично располагается в корпусе и обеспечивается равенство сопротивлений переменных дросселей, что повышает точность измерения вращающего момента.
Предварительный натяг центрирующих упругих элементов можно регулировать гайками, размещенными на ведущем и ведомом валах, что обеспечивает настройку преобразователя на работу с заданным номинальным вращающим моментом. Возможность такой регулировки расширяет технические возможности преобразователя.
Наличие новых элементов и функциональных связей позволяет повысить точность измерения вращающего момента, упростить конструкцию преобразователя и расширить его технические возможности, что достигается за счет изменения конструкции переменных дросселей и схемы отвода жидкости на слив, а также установки по обе стороны муфты центрирующих упругих элементов, регулируемых гайками, размещенными на ведущем и ведомом валах.
На фиг. 1 показан измерительный преобразователь вращающего момента в разрезе.
Измерительный преобразователь вращающего момента содержит ведущий вал 1 и ведомый вал 2. Валы соединены шлицевой муфтой 3 с винтовыми шлицами 4 и прямыми шлицами 5. Диск 6 муфты помещен в корпус 7 и образует с ним две симметричные полости 8 и 9. Корпус установлен на муфте в подшипниках скольжения 10 и 11, которые одновременно служат уплотнениями полостей. В каналах 12 и 13 установлены калиброванные постоянные дроссели 14 и 15 для подвода жидкости в полости. Регистрирующий элемент 16 соединен каналами 17 и 18 с полостями корпуса.
В корпусе выполнена цилиндрическая расточка 19, частично перекрываемая поверхностью диска, и через отверстие 20 соединенная со сливной линией. Поверхности расточки и диска образуют переменные дроссели, которые соединены с постоянными дросселями по мостовой схеме. В диагональ моста включен регистрирующий элемент. По обе стороны муфты установлены центрирующие упругие элементы 21 и 22, регулируемые гайками 23 и 24, размещенными на ведущем и ведомом валах.
Измерительный преобразователь работает следующим образом.
При постоянном давлении жидкость подводится от насоса в каналы 12 и 13 и через калиброванные постоянные дроссели 14 и 15 поступает в полости 8 и 9. Через переменные дроссели, образованные поверхностями цилиндрической расточки 19 и диска 6, жидкость из полостей проходит в расточку и через отверстие 20 по сливной линии возвращается в бак насосной станции.
Предварительная настройка измерительного преобразователя на передачу номинального вращающего момента производится установкой муфты в среднее положение относительно корпуса. Для чего служат центрирующие упругие элементы 21 и 22, регулируемые гайками 23 и 24.
При правильной настройке преобразователя давления в полостях 8 и 9, а, следовательно, и в каналах 17 и 18 должны быть равны.
При переналадке измерительного преобразователя на передачу большего или меньшего вращающего момента, гайками 23 и 24 изменяется предварительный натяг центрирующих упругих элементов.
При передаче устройством вращающего момента, большего по величине, чем номинальный, происходит торможение ведомого вала 2. За счет винтовых шлицев 4 на муфте 3 возникает осевое усилие, смещающее ее вместе с диском 6 влево. Происходит изменение сопротивлений переменных дросселей, образованных поверхностями диска и цилиндрической расточки корпуса. Расход жидкости из полости 9 в цилиндрическую расточку и далее через отверстие 20 в сливную линию уменьшается, а из полости 8 увеличивается. Следовательно, давление в полости 9 увеличивается, а в полости 8 уменьшается.
Возникающий перепад давлений жидкости приводит в действие регистрирующий элемент 16, 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. Патент США №3115029, кл. 73 1, 1961.
2. Патент Японии №7319, кл. 111С312, 1971.
3. Авторское свидетельство СССР №574640, G 01L 3/20, 17.03.1976 (прототип).