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.
Известен 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, 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 [1].
Преобразователь имеет сложную конструкцию и недостаточную точность измерения вращающего момента.
Крестообразная форма головки ведущего звена и особенно соответствующие им крестообразные пазы ведомого звена сложны в изготовлении, что неизбежно приводит к погрешностям формы и расположения рабочих поверхностей деталей и сборки устройства, а точная настройка преобразователя путем регулировки одинаковых усилий четырех упругих элементов не представляется возможной. Кроме того, в процессе эксплуатации упругие элементы могут накапливать различные по величине остаточные деформации, что снижает первоначальную точность измерения вращающего момента.
Известен 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, 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, между ведущим и ведомым звеньями образована герметичная сливная полость, которая через канал, выполненный в ведущем звене, и неподвижный коллектор сообщается с баком насосной станции, в коллекторе выполнен канал, в котором установлены постоянные дроссели мостовой схемы, а рабочая жидкость подается через коллектор на вход постоянных дросселей от насосной станции [2].
Недостатки данного устройства те же, что и у первого аналога.
В качестве прототипа принят 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, 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, упругие элементы могут регулироваться, между ведущим и ведомым звеньями образована герметичная сливная полость, которая через канал, выполненный в ведущем звене, и неподвижный коллектор сообщается с баком насосной станции, фигурная головка имеет форму цилиндрического вала с двумя симметричными лысками, упоры корпуса ведомого звена выполнены подвижными, соосными соплам и могут регулироваться, упругие элементы установлены соосно соплам с одной стороны фигурной головки, постоянные дроссели мостовой схемы выполнены в штуцерах коллектора [3].
Упрощение формы фигурной головки и сокращение числа упругих элементов до двух в данном устройстве лишь частично устраняет недостатки рассмотренных выше аналогов.
Технической задачей полезной модели является повышение точности измерения вращающего момента и упрощение конструкции преобразователя.
Решение указанной задачи достигается тем, что ведущее звено упруго связано с ведомым звеном сменным торсионным валиком, установленным в осевых отверстиях звеньев.
Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что имеет место наличие новых элементов и функциональных связей между ними.
Новым элементом является сменный торсионный валик, установленный в осевых отверстиях ведущего и ведомого звеньев.
Новые функциональные связи: упругая связь ведущего звена с ведомым звеном сменным торсионным валиком, установленным в осевых отверстиях звеньев, позволяет использовать для работы преобразователя только один упругий элемент, 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.
Использование заранее изготовленных и протарированных сменных торсионных валиков позволяет производить измерение вращающего момента с высокой точностью без дополнительной регулировки и настройки упругого элемента.
Наличие новых элементов и функциональных связей позволяет повысить точность измерения вращающего момента и упростить конструкцию преобразователя, что достигается за счет уменьшения числа упругих элементов и уменьшения влияния погрешностей изготовления, сборки и настройки 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 фигурной головкой, в тангенциальных каналах которой однонаправлено размещены чувствительные элементы, выполненные в виде сопл 2 и 3, и образующие с упорами 4 и 5 корпуса ведомого звена 6 зазоры для прохода рабочей жидкости. Ведущее и ведомое звенья преобразователя упруго связаны торсионным валиком 7, установленным в осевых отверстиях звеньев.
Питание преобразователя рабочей жидкостью от насосной станции осуществляется через постоянные дроссели, которые выполнены в штуцерах 8 и 9 коллектора 10.
Сопла образуют с постоянными дросселями мостовую схему, а регистрирующий элемент 11 измерительной системы включен в диагональ моста через штуцеры 12 и 13. Между ведущим и ведомым звеньями преобразователя образована герметичная сливная полость 14, которая через каналы, выполненные в ведущем звене, и штуцер 15 коллектора сообщается с баком насосной станции.
Для обеспечения герметичности внутренних полостей и каналов преобразователя служат уплотнительные кольца 16, 17 и 18.
Положение коллектора на ведущем элементе зафиксировано стопорным кольцом 19.
Измерительный преобразователь работает следующим образом.
0
При постоянном давлении Р рабочая жидкость подводится от источника питания (насосной станции) через постоянные дроссели в штуцерах 8 и 9 неподвижного коллектора 10 к соплам 2 и 3. Через зазоры между упорами 4 и 5 корпуса ведомого звена 6 и торцами сопл жидкость истекает в герметичную сливную полость 14, из которой проходит по каналам ведущего звена и через штуцер 15 по сливной линии возвращается в бак насосной станции.
Настройка одинаковых начальных зазоров между упорами и соплами осуществляется регулируемыми упорами 4 и 5, а настройка номинального вращающего момента - установкой в осевых отверстиях звеньев соответствующего сменного торсионного валика 7.
1
2
При правильной настройке преобразователя давления Р и Р под торцами регистрирующего элемента 11 должны быть равны.
1
2
При передаче устройством вращающего момента, большего по величине, чем номинальный, происходит упругая деформация торсионного валика и поворот ведущего звена относительно ведомого звена, что вызывает разнонаправленное изменение зазоров между торцами сопл 2 и 3 и упорами 4 и 5. Изменение зазоров приводит к изменению сопротивлений течению жидкости из сопл и к изменению давлений Р и Р под торцами элемента 11. Возникающий перепад давлений рабочей жидкости приводит в действие регистрирующий элемент 11, 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 РФ на полезную модель №99163, Кл. G01L 3/20, 15.06.2010.
2. Патент РФ на полезную модель №116636, Кл. G01L 3/20, 22.02.2012.
3. Патент РФ на полезную модель №133296, Кл. G01L 3/20, 18.07.2013 (прототип).