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].
Недостатком данного устройства является низкая точность измерения вращающего момента.
Недостаточная точность измерения обусловлена зависимостью слива жидкости из преобразователя в окружающую среду не только от величины измеряемого вращающего момента, но и от частоты вращения ведущего и ведомого звеньев, то есть от действия центробежной силы на выходящую из преобразователя жидкость. При любом вращающем моменте увеличение частоты вращения увеличивает слив жидкости из преобразователя и вызывает появление ложного сигнала (погрешности) на регистрирующем элементе.
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, 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 [2].
Недостатком данного устройства является низкая точность измерения вращающего момента, обусловленная расположением постоянных дросселей мостовой схемы вне измерительного преобразователя. При этом гидравлические линии, образующие плечи моста, имеют большие объемы, а находящаяся в них рабочая жидкость обладает значительной сжимаемостью. Сжимаемость жидкости заметно снижает быстродействие измерительного преобразователя и точность измерения вращающего момента.
Целью полезной модели является повышение точности измерения вращающего момента.
Указанная цель достигается тем, что в коллекторе выполнен канал, в котором установлены постоянные дроссели мостовой схемы, а рабочая жидкость подается через коллектор на вход постоянных дросселей от насосной станции.
Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что имеет место наличие новых элементов и функциональных связей между ними.
Новые элементы: канал, выполненный в неподвижном коллекторе, в котором установлены постоянные дроссели мостовой схемы, и подвод рабочей жидкости через коллектор на вход постоянных дросселей от насосной станции.
Новые функциональные связи: расположение постоянных дросселей в канале неподвижного коллектора измерительного преобразователя и прямой подвод рабочей жидкости к ним от насосной станции многократно уменьшают объем гидравлических линий, образующих плечи моста, и влияние сжимаемости жидкости на быстродействие преобразователя и точность измерения вращающего момента.
Наличие новых элементов и функциональных связей позволяет уменьшить влияние сжимаемости жидкости в гидравлических линиях, образующих плечи моста, что повышает точность измерения вращающего момента.
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.
Подвод рабочей жидкости от источника питания к соплам производится через штуцер 8 неподвижного коллектора 9 и постоянные дроссели 10 и 11, установленные в канале 12 коллектора.
Сопла образуют с постоянными дросселями мостовую схему, а регистрирующий элемент 13 измерительной системы включен в диагональ моста каналами А и Б через штуцеры 14 и 15. Между ведущим и ведомым звеньями преобразователя образована герметичная сливная полость 16, которая через канал 17, выполненный в ведущем звене, и штуцер 18 коллектора сообщается с баком насосной станции.
Измерительный преобразователь работает следующим образом.
0
1
2
При постоянном давлении Р рабочая жидкость подводится от источника питания (насосной станции) через штуцер 8 неподвижного коллектора 9, постоянные дроссели 10 и 11, установленные в канале 12, к соплам 2 и 3 и через зазоры между упорами корпуса 4 ведомого звена и торцами сопл истекает в герметичную сливную полость 16. Из сливной полости преобразователя жидкость проходит по каналу 17 в коллектор и через штуцер 18 по линии Т возвращается в бак насосной станции. 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 Р и Р под торцами регистрирующего элемента 13 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 Р под торцами элемента 13. Возникающий перепад давлений рабочей жидкости приводит в действие регистрирующий элемент 13, 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, 15.06.10.
2. Патент РФ на полезную модель №111290, Кл. G01L 3/20, 15.06.11 (прототип).