Измерительный преобразователь вращающего момента

Полезная модель повышает точность измерения и контроля вращающего момента 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 преобразователя 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.

Повышение точности измерения вращающего момента достигается за счет устранения замкнутых объемов жидкости и обеспечения ее стабильных характеристик.

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

Известный измерительный преобразователь вращающего момента, содержащий ведущее и ведомое звенья, промежуточный механизм преобразования вращающего момента в перемещение и гидравлический усилитель, выполненный по мостовой схеме, не обеспечивает требуемой точности измерения [1].

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 [2].

Недостатком такого измерительного преобразователя является низкая точность измерения вращающего момента, обусловленная нестабильными характеристиками рабочей жидкости, в первую очередь температурным расширением и сжимаемостью, и ее неизбежными утечками из замкнутых объемов между чувствительными и преобразующими элементами (поршеньками). Кроме того, данное устройство работоспособно только при вращении в одну сторону и не имеет регулировки по величине измеряемого вращающего момента.

Целью полезной модели является повышение точности измерения вращающего момента и расширение функциональных возможностей преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что 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.

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

Новые детали: чувствительные элементы выполнены в виде сопл, через которые осуществляется непрерывный расход рабочей жидкости, гидравлический усилитель типа «сопло-заслонка» выполнен по мостовой схеме, 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.

Новые функциональные связи: сопла имеют одинаковое направление и образуют с упорами корпуса зазоры для прохода жидкости, разнонаправлено изменяющие свою величину при относительном повороте ведущего и ведомого звеньев измерительного преобразователя, что приводит к возникновению разности давлений под торцами регистрирующего элемента измерительной системы, пропорциональной изменению вращающего момента.

Установка упругих элементов по обеим сторонам выступов крестообразной фигурной головки позволяет измерять вращающий момент при вращении в обе стороны.

Наличие регулировочных винтов позволяет устанавливать одинаковые начальные зазоры между упорами корпуса и торцами сопл, а также настраивать величину номинального вращающего момента.

Наличие новых элементов и функциональных связей позволяет исключить влияние характеристик рабочей жидкости, в первую очередь температурного расширения и сжимаемости, а также утечек из замкнутых объемов преобразователя, что повышает точность измерения вращающего момента и расширяет функциональные возможности 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 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 коллекторы 8, 9 и постоянные дроссели 10, 11, а регистрирующий элемент 12 измерительной системы включен в диагональ моста.

Измерительный преобразователь работает следующим образом.

При постоянном давлении P₀ рабочая жидкость поступает от источника питания (насосной станции) к постоянным дросселям 10 и 11, проходит через коллекторы 8 и 9 к соплам 2 и 3 и через зазоры между упорами корпуса 4 ведомого звена и торцами сопл истекает в окружающую среду с атмосферным давлением. 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 P₁ и P₂ под торцами регистрирующего элемента 12 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 P₂ под торцами элемента 12. Возникающий перепад давлений рабочей жидкости приводит в действие регистрирующий элемент 12, 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 574640, Кл. G01L 3/20, 17.03.76.

2. Авторское свидетельство СССР 678353, Кл. G01L 3/20, 27.06.77 (прототип).

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, отличающийся тем, что 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.