Измерительный преобразователь вращающего момента

 

Полезная модель повышает точность измерения вращающего момента, расширяет область применения и может быть использовано в системах автоматического регулирования приводов промышленного оборудования.

Измерительный преобразователь вращающего момента, содержит 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.

Повышение точности измерения вращающего момента достигается за счет наличия между ведущим и ведомым звеньями герметичной сливной полости, которая позволяет исключить влияние частоты вращения ведущего и ведомого звеньев на слив жидкости из преобразователя, а отвод рабочей жидкости из герметичной сливной полости преобразователя в бак насосной станции расширяет функциональные возможности устройства, позволяя устанавливать его в любом удобном для этого месте.

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначено для измерения и контроля вращающего момента в системах автоматического регулирования приводов промышленного оборудования.

Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее механизм преобразования крутящего момента в гидравлический сигнал, выполненный в виде ведущего вала с фигурной головкой, в тангенциальных каналах которой размещены поршеньки, и связанного с ним через упругие элементы ведомого вала с корпусом, в котором имеются упоры, взаимодействующие с поршеньками, и измерительную систему [1].

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения вращающего момента, обусловленная нестабильными характеристиками рабочей жидкости, в первую очередь температурным расширением и сжимаемостью в замкнутых объемах, и ее неизбежными утечками из замкнутых рабочих полостей между чувствительными и преобразующими элементами (поршеньками) в нерабочие полости корпуса устройства и в окружающую среду. Кроме того, данное устройство имеет ограниченную область применения, так как работоспособно только при вращении в одну сторону, не имеет регулировки по величине измеряемого вращающего момента и может устанавливаться только в разрыве между валами, передающими движение и вращающий момент.

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 [2].

Недостатками данного устройства являются низкая точность измерения вращающего момента и ограниченная область применения преобразователя.

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.

Слив жидкости из преобразователя в окружающую среду существенно ограничивает область его применения и усложняет условия эксплуатации. Измерительный преобразователь можно устанавливать только внутри герметичных корпусов, например, коробок скоростей или редукторов, из которых необходимо обеспечить возврат рабочей жидкости в бак насосной станции.

Целью полезной модели является повышение точности измерения вращающего момента и расширение области применения преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что между ведущим и ведомым звеньями преобразователя образована герметичная сливная полость, которая через канал, выполненный в ведущем звене, и неподвижный коллектор сообщается с баком насосной станции.

Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что имеет место наличие новых элементов и функциональных связей между ними.

Новые элементы: герметичная сливная полость, которая образована между ведущим и ведомым звеньями преобразователя и через канал, выполненный в ведущем звене, и неподвижный коллектор сообщается с баком насосной станции.

Новые функциональные связи: слив рабочей жидкости из герметичной полости, образованной между ведущим и ведомым звеньями преобразователя, не зависит от частоты их вращения, так как течение жидкости, заполняющей замкнутый объем, под действием центробежных сил невозможно. Давление жидкости в сливной полости постоянное и зависит только от сопротивления сливной линии до бака насосной станции.

Наличие новых элементов и функциональных связей позволяет исключить влияние частоты вращения ведущего и ведомого звеньев на слив жидкости из преобразователя, что повышает точность измерения вращающего момента, а отвод рабочей жидкости из герметичной сливной полости преобразователя в бак насосной станции расширяет функциональные возможности устройства, позволяя устанавливать его в любом удобном для этого месте.

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. Сопла соединены с источником питания по мостовой схеме через постоянные дроссели 8, 9 и штуцеры 10, 11 неподвижного коллектора 12, а регистрирующий элемент 13 измерительной системы включен в диагональ моста. Между ведущим и ведомым звеньями образована герметичная сливная полость 14, которая через канал 15, выполненный в ведущем звене, и штуцер 16 коллектора сообщается с баком насосной станции.

Измерительный преобразователь работает следующим образом.

При постоянном давлении Р0 рабочая жидкость поступает от источника питания (насосной станции) к постоянным дросселям 8 и 9, проходит через штуцеры 10 и 11 неподвижного коллектора 12 к соплам 2 и 3 и через зазоры между упорами корпуса 4 ведомого звена и торцами сопл истекает в герметичную сливную полость 14. Из сливной полости преобразователя жидкость проходит по каналу 15 в коллектор и через штуцер 16 по линии 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 Р1 и Р2 под торцами регистрирующего элемента 13 должны быть равны.

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 Р1 и Р2 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. Авторское свидетельство СССР 678353, Кл. G01L 3/24, 27.06.77.

2. Патент РФ на полезную модель 99163, Кл. G01L 3/20, 15.06.10.

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, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения вращающего момента и расширения области применения преобразователя, между ведущим и ведомым звеньями образована герметичная сливная полость, которая через канал, выполненный в ведущем звене, и неподвижный коллектор сообщается с баком насосной станции.



 

Похожие патенты:

Насосная станция относится к устройствам для обеспечения водоснабжения населения питьевой водой и может быть использована в народном хозяйстве для индивидуального водоснабжения производственных зданий, жилых домов, коттеджей, дачных участков, где нет централизованного обеспечения водой.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для измерения крутящего момента
Наверх