Устройство для измерения крутящего момента срабатывания предохранительной муфты приводного контура машины

Полезная модель относится к силоизмерительной технике и может быть использована для контроля срабатывания предохранительных муфт в составе приводных контуров машин.

Устройство содержит гибкий связующий элемент со средствами крепления, силоизмерительный механизм, связанный с гибким элементом, размещенным перед силоизмерительным механизмов связанного с ним механическим или пневмогидравлическим нагружателем, а силоизмерительный механизм выполнен в виде электронного блока с тензодатчиками, средствами перерасчета прилагаемого усилия в крутящий момент и выдачи результата на дисплей цифровой индексации.

Устройство позволяет осуществлять контроль крутящего момента напрямую, минуя многоэлементную кинематическую цепь приводного контура, добиться оптимальной точности измерения при минимальных затратах времени.

Полезная модель относится к силоизмерительной технике и может быть использована для контроля или проверки момента срабатывания предохранительных муфт, работающих в составе приводных контуров машин.

Известно устройство контроля крутящего момента срабатывания предохранительной муфты приводного контура машины по патенту РФ 2073220, G01L 3/00 в качестве примера использована проверка настройки предохранительной муфты выгрузного шнека зерноуборочного комбайна «Нива». У этого комбайна имеется рабочий орган с конструктивно неравномерным сопротивлением прокручиванию - половонабиватель. Причина неравномерного сопротивления прокручиванию рабочего органа заключена в самой конструкции половонабивателя, поскольку так называемая «гребенка», ее расположение и крепление на валу создают это.

Устройство представляет собой переходник, устанавливаемый на вал молотильного барабана комбайна «Нива», который выполнен в виде стакана, ко дну которого приварена втулка с квадратным отверстием под головку динамометрического ключа. Контролируют настройку предохранительной муфты следующим образом.

Прокручивают вал молотильного барабана динамометрическим ключом и измеряют на динамометрическом ключе крутящий момент прокручивания М_x. Измеряют с помощью угломера угол поворота вала половонабивателя, и по этому значению угла по графику определяют поправку М_n на конструктивно неравномерное сопротивление прокручиванию вала половонабивателя. Затем стопорят вал за проверяемой муфтой выгрузного шнека ломиком и вновь прокручивают приводные контуры комбайна с вала барабана динамометрическим ключом. При срабатывании муфты определяют крутящий момент сопротивления прокручиванию М₁, а по графику определяют поправку M_k на конструктивно неравномерное сопротивление половонабивателя, предварительно определив угол поворота вала половонабивателя. По полученным данным крутящий момент срабатывания предохранительной муфты находят по соответствующей формуле, учитывающей передаточные отношения в передающих звеньях контура, замеренные крутящие моменты, поправки на неравномерность сопротивления в звеньях контура.

К недостаткам устройства можно отнести то, что измерение осуществляют не напрямую, т.е. усилия прокручивания или относительного сдвига полумуфт осуществляют через многоэлементную кинематическую цепь приводного контура при застопоренном вале связанного с одной из полумуфт, так и при расторможенном расположении муфты, то есть через двойной замер. Отсюда возникают погрешности в измерении крутящего момента срабатывания предохранительных элементов муфты. Эти погрешности заложены в самом способе измерения, на который влияют КПД передач (ремней, цепей, зубчатых зацеплений, подшипников и т.п.), их физического износа, которые на период измерения естественно будут отличны от паспортных данных машины, фактор неравномерности сопротивления прокручиванию рабочего органа на холостом ходу и при застопоренной полумуфте. Это усложняет методику расчета конечного результата.

Использование динамометрического ключа в качестве средства прокручивания приводного контура и измерения крутящего момента значительно усложняет процесс измерения по причине того, что ключ дает тригерное (пороговое) значение и не дает возможности количественно оценить величину крутящего момента срабатывания, требует многократного повторения процедуры настройки муфты и проверки ее с помощью динамометрического ключа.

Известен способ контроля и регулировки предохранительных муфт и устройство для его реализации КИ-28120М.01.07 ГОСНИИТИ г.Москва, принятое за прототип.

Устройство содержит струбцину (средство крепления), их может быть две, которые монтируются по краям троса для возможности зацепа с элементами испытуемой машины. Трос составной, внутренними концами соединен с динамометром (измерительный механизм).

Для осуществления замера необходимо в испытуемой машине, в его приводном контуре снять приводные цепи и ремни привода. Зацепить устройство с динамометром с одной стороны за спираль шнека или среднюю гребенчатую часть шнека жатки с помощью струбцины или за отверстие в крестовине мотовила с помощью зацепа, а с другой - за круглый брус корпуса с помощью троса и зажима так, чтобы линия расположения троса устройства была перпендикулярна радиусу мотовила (шнека), т.е. его поперечной оси, на котором трос закреплен. Вращая ломиком-монтировкой карданный вал привода жатки (или медленно запуская в работу жатку) установив предварительно приводные цепи и ремни привода, определяем момент срабатывания (по усилию на динамометре), на который отрегулирована муфта. Если момент срабатывания муфты выходит за пределы допускаемых значений, проводится регулировка момента путем заворачивания или отворачивания гаек стяжных болтов. Затем снимается устройство, устанавливаются на место цепь или ремень, регулируется их натяжение.

На зерноуборочных комбайнах технологический процесс контроля и замера аналогичен, только меняются места крепления контрольного устройства.

Недостаток этого устройства заключается в том, что измерение осуществляют не напрямую, т.е. усилие прокручивания осуществляют через многоэлементную кинематическую цепь приводного контура как вручную, так и с использованием силовой установки испытуемой машины. Отсюда погрешности обусловленные кинематикой. Это усложняет методику расчета конечного результата и является нарушением техники безопасности.

В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания устройства по проверке предохранительных муфт на их срабатывание при их перегрузке от воздействия на них усилиями превышающих расчетно-допустимый крутящий момент с максимально оптимальной точностью измерения величины крутящего момента при минимальных затратах времени.

Решение поставленной задачи достигается устройством, которое содержит гибкий связующий элемент со средствами крепления к соответствующим приводным элементам исследуемой машины и силоизмерительный элемент, связанный с гибким элементом. Для осуществления задачи по повышению точности измерения крутящего момента и возможности автоматизации устройства, силового воздействия напрямую на не застопоренную часть муфты, устройство снабжено, размещенным перед силоизмерительным механизмом и связанного с ним, нагружателем. В качестве нагружателя может быть использована лебедка, талреп или гидропневмоцилиндр. Измерительный механизм выполняется в виде электронного блока с тензодатчиками со средствами перерасчета прилагаемого усилия в крутящий момент и выдачи результата на дисплей цифровой индексации, в качестве которого может быть использован микропроцессор.

Заявленное устройство позволяет без демонтажа приводных средств машины производить проверку муфты прямо в составе приводного контура, в том числе и в полевых условиях, благодаря его компактности, мобильности, непосредственного вывода полученных данных на дисплей в цифровом виде одновременно с нагруженном муфты, что позволяет по ходу процесса измерения осуществлять регулировку муфты до требуемых значений, установленных паспортом машины. Устройство значительно сокращает время на проведение замеров. Кинематическая взаимосвязь элементов устройства и принцип действия силовой схемы нагружения обеспечивает только кручение элемента муфты без изгиба, следовательно, и точность определения характеристик муфты. Конструктивные особенности устройства обеспечивают проверку различных типоразмеров муфт, а также других элементов машин и может использоваться как в составе приводного контура, так и самостоятельно на стендовых испытаниях.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 показано устройство применительно к приводу ременной передачи с использованием механического нагружателя (лебедки) и электронного блока; на фиг.2 - тоже, применительно к приводу цепной передачи; на фиг.3 - тоже, что и на фиг.2 с гидравлическим нагружателем.; на фиг.4 - тоже, что и на фиг.2 с пневматическим нагружателем.

Устройство для измерения крутящего момента срабатывания предохранительной муфты приводного контура машины включает нагружатель 1, электронно-измерительный блок 2, который в зависимости от типа нагружателя 1 имеет соответствующие составные части. На фиг.1 и 2 показан механический нагружатель 1 в виде лебедки или талрепа, на фиг.3 - в виде пневматического цилиндра, на фиг.4 - в виде гидравлического цилиндра. Электронно-измерительный блок 2 для варианта с механическим нагружателем включает тензодатчик 3 и связанный с ним логический модуль 4 с дисплеем цифровой индексации пороговых усилий и средствами перерасчета прилагаемого усилия в крутящий момент. Упомянутый блок 2 для гидропневмонагружателя снабжен цифровым манометром 5 с электронным выходом сигнала на логический модуль 4. Нагружатель 1 входом связывается посредством гибкого элемента (трос, канат, цепь) 6 через струбцину 7 с подвижной полумуфтой 8, а выходом для варианта лебедка - талреп через гибкий элемент с тензодатчиком 3 и далее с электронно-измерительным блоком 2. Для варианта нагружателя 1 - пневмогидроцилиндр, шток цилиндра связывается с гибким элементом 6, а выход с цифровым манометром 5. Шток цилиндра работает на втягивание.

Гидропневмоцилиндры крепятся известным способом на испытуемой машине. Муфта в зависимости от конструктивных особенностей приводного контура может быть связана со шкивом, или одна из полумуфт может быть выполнена в виде звездочек или шкива. Гибкий элемент 6 выполняет функцию захватной части и охватывает полумуфту по периметру до его трех четвертей. В звездочном исполнении полумуфты струбцина практически используется для фиксации последнего звена цепи.

Устройство работает следующим образом.

На фигурах 1, 2, 3 и 4 представлено исходное положение муфты 8. В зависимости от конструктивных особенностей привода муфты, демонтируют или ослабляют приводной ремень или цепь. Стопорят одну из полумуфт (звено приводного контура) любым из известных способов, а другое звено - подвижную полумуфту через крепежный элемент (струбцину) 7, гибкий элемент (канат, трос, цепь) 6, посредством тягового механизма-нагружателя 1, в качестве которого может быть использованы лебедка, талреп или гидропневмоцилиндр, осуществляют натяжение гибкого элемента 6 и страгивание полумуфты. Усилия страгивания через тензодатчик 3 или цифровой манометр 5 с электронным выходом передается на логический модуль электронно-измерительного блока 2, где оно автоматически пересчитывается в крутящий момент и выдается на дисплей цифровой индексации пороговых усилий. Обязательным условием является то, что вектор силы должен быть направлен перпендикулярно к радиусу муфты. В случае если измерительное устройство фиксирует только усилие страгивания, то последнее по формуле М_kp =FR пересчитывается в крутящий момент, где: М_kp - крутящий момент; F - усилие страгивания; R - расстояние от центра оси муфты до точки приложения усилия.

В некоторых случаях нет необходимости в том, чтобы стопорить одну из полумуфт из-за высокого момента страгивания приводного контура или необратимости его передачи.

Источники информации, использованные при определении новизны заявленной полезной модели

1. Самоходный комбайн «Нива». Руководство по эксплуатации. Ростов-на-Дону, стр.114, 1973 г.

2. Авт. свид. СССР 890099, G01М 13/00, 1980 г.

3. Авт. свид. СССР 966521, G01М 13/02, 1981 г.

4. Авт. свид. СССР 1571439, G01L 3/00, 1987 г.

5. Патент РФ 2063623, G01М 15/00, 1994 г.

6. Патент РФ 2073220, G01L 3/00, 1992 г. - аналог

7. Патент РФ 2206880, G01М 7/06, 2001 г.

8. Патент РФ 2268415, F16D 7/02, 2003 г.

9. Устройство КИ-28120 М.01.07 ГОСНИИТИ. Контроль и регулировка предохранительных муфт - прототип

1. Устройство для измерения крутящего момента срабатывания предохранительной муфты приводного контура машины, содержащее гибкий связующий элемент со средствами крепления к соответствующим приводным элементам исследуемой машины и силоизмерительный механизм, связанный с гибким элементом, отличающееся тем, что оно снабжено размещенным перед силоизмерительным механизмом и связанным с ним механическим или пневмогидравлическим нагружателем, а силоизмерительный механизм выполнен в виде электронно-измерительного блока с тензодатчиками или манометром с электронным выходом сигнала, средствами перерасчета прилагаемого усилия в крутящий момент и выдачи результата на дисплей цифровой индексации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагружатель выполнен в виде лебедки или талрепа.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагружатель выполнен в виде гидропневмоцилиндра.