СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА СРАБАТЫВАНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ МУФТЫ ПРИВОДНОГО КОНТУРА МАШИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G01L3/04 

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

Известен способ контроля крутящего момента срабатывания предохранительной муфты по длине сжатой пружины, воздействующей на диски муфты (см. Самоходный комбайн «Нива». Руководство по эксплуатации. Ростов-на-Дону, 1973, с.114). Однако этот способ не точен из-за того, что он является не прямым, а косвенным, так как о величине крутящего момента судят лишь по длине сжатой пружины.

Другим по технической сущности к изобретению является способ контроля момента кручения срабатывания предохранительной муфты приводного контура машины, описанный в а.с. №1571439 G01L 3/00, 14.06.1990 г.

Суть этого способа заключается в том, что крутящий момент срабатывания муфты находят из выражения M_c=i.η. (M₁-M_x), где M₁ и M_x крутящие моменты прокручивания одного из валов приводного контура машины, которые измеряют соответственно при застопоренном вале муфты, а также при освобождении от стопора; i - передаточное отношение части приводного контура между муфтой и валом прокручивания контура; η - КПД этой части контура. Однако при применении этого способа для контроля настройки предохранительных муфт у машин, имеющих рабочие органы с конструктивно неравномерным сопротивлением вращению, не обеспечивается достаточная точность контроля за счет того, что конструктивно неравномерное сопротивление прокручиванию этих органов сказывается на значениях M₁ и M_x.

Способ требует знания КПД проверяемой части приводного контура, это не всегда возможно, тем более на новой и постоянно модернизируемой технике, тем более что значения КПД не постоянны и изменяются в значительных пределах, это снижает точность и усложняет определение момента срабатывания предохранительной муфты.

Наиболее близким по технологической сущности является способ контроля крутящего момента срабатывания предохранительной муфты приводного контура машины по патенту РФ №2073220, G01L 3/00, 10.11.1992 г. В этом способе проверки заданного крутящего момента срабатывание предохранительной муфты достигается тем, что стопорят вал за проверяемой муфтой, а затем прокручивают предохранительную муфту через приводной контур машины с одного из ее валов, на котором измеряют момент прокручивания M₁ при срабатывании муфты и по которому определяют момент M_c срабатывания муфты, для чего дополнительно определяют до и после вышеуказанного прокручивания при снятом стопоре с вала за проверяемой муфтой момент сопротивления M_x прокручиванию приводного контура с того же вала прокручивания, а момент срабатывания муфты находят с учетом i передаточного отношения (коэффициент проскальзывания зависит от нагрузки) и части приводного контура между муфтой и валом прокручивания и η КПД (недостаток: значение КПД усредненное и имеет погрешность) этой части приводного контура, при контроле крутящего момента срабатывания муфты для машины, имеющей рабочий орган, вращающийся с конструктивно неравномерным сопротивлением прокручиванию, при холостом ходе измеряют углы поворота вала рабочего органа с конструктивно неравномерным сопротивлением, по которым определяют поправки DM_k и ^ΔM_n на конструктивно неравномерное сопротивление прокручиванию этого рабочего органа при определении соответственно M₁ и M_x, приведенные к валу прокручивания, а момент срабатывания муфты находят из выражения M_c=i^η[(M₁-^ΔM_k)-(M_x-^ΔM_n)]. С целью уменьшения затрат времени на определение поправок ^ΔM_k и ^ΔM_n устанавливают на вал рабочего органа с конструктивно неравномерным сопротивлением диаграмму, вращающуюся совместно с этим валом, по которой определяют поправки ^ΔM_k и ΔM_n.

Материализация способа осуществлена посредством установки приспособления переходник на вал молотильного барабана зерноуборочного комбайна «Нива», через который можно динамометрическим ключом прокручивать приводные контуры зерноуборочного комбайна при контроле настройки предохранительной муфты. Переходник выполнен в виде стакана, ко дну которого приварена втулка с квадратным отверстием под головку динамометрического ключа. Переходник крепится на вал молотильного барабана. Контролируют настройку предохранительной муфты следующим образом. Прокручивают вал молотильного барабана динамометрическим ключом и измеряют на динамометрическом ключе крутящий момент прокручивания M_x. Измеряют с помощью угломера угол поворота вала половонабивателя и по этому значению угла по графику определяют поправку ^ΔM_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 M₁, а по графику определяют поправку ^ΔM_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 способа можно отнести то, что измерение осуществляют не напрямую, т.е. усилие 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.

Предложенная в способе методика расчета крутящего момента практически не применима к муфтам с высокими крутящими моментами срабатывания, которые значительно превышают технические возможности динамометрических ключей и физических возможностей человека.

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

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 способа и устройства заключается в том, что измерение осуществляют также 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 настоящего изобретения поставлена задача создания способа и устройства по проверке предохранительных муфт на их срабатывание при их перегрузке от воздействия на них усилиями, превышающими расчетно-допустимый крутящий момент с максимально оптимальной точностью измерения величины крутящего момента при минимальных затратах времени.

Поставленная задача достигается тем, что способ измерения крутящего момента срабатывания предохранительной муфты приводного контура машины включает стопорение одного из звеньев приводного контура, приложение технологического усилия страгивания к не застопоренному звену приводного контура и его измерение. Новизна способа характеризуется тем, что в качестве звена стопорения используют ведущий или ведомый элемент испытуемой предохранительной муфты, страгивание не застопоренного звена осуществляют воздействием на него усилием от внешнего независимого источника нагружения, вектор силы которого направлен перпендикулярно к радиусу (поперечной оси) муфты с одновременной регистрацией как текущего, так и максимального крутящего моментов срабатывания муфты. В случае измерения только прилагаемого усилия страгивания не застопоренного звена величину крутящего момента определяют из выражения M_кр=FR, где F - усилие страгивания; R - расстояние от центра оси муфты до точки приложения усилия.

Материализация способа осуществлена 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 связанным 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 микрокомпьютер.

Заявленный способ и устройство для его осуществления позволяют 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 нагружением муфты, что позволяет по ходу процесса измерения осуществлять регулировку муфты до требуемых значений, установленных паспортом машины. Способ и устройство значительно сокращают 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.

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

Способ осуществляется следующим образом.

На фиг.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 могут быть использованы лебедка, талреп или гидропневмоцилиндр, осуществляют натяжение гибкого элемента 6 и страгивание полумуфты. Усилие 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 M_кр=FR пересчитывается в крутящий момент, где M_кр - 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.

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. В режиме настройки нагружателем 1 осуществляют предварительное натяжение троса или цепи 6, т.е. выбирают его слабину, так чтобы касательная линия натяжения была перпендикулярно радиусу полумуфты 8. Затем посредством нагружателя 1 натягивает трос или цепь 6 до страгивания полумуфты 8. Передаваемое усилие от нагружателя микропроцессором пересчитывается в крутящий момент и выдается на дисплей. Показания сверяют с паспортными значениями и производят при необходимости поднастройку муфты.

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для контроля срабатывания предохранительных муфт в составе приводных контуров машин. Технический результат - возможность проверки муфты прямо в составе приводного контура, регулировка муфты до значений, установленных паспортом машины, по ходу процесса измерения, повышение точности измерения. Способ включает стопорение одного из звеньев приводного контура, приложение технологического усилия страгивания к не застопоренному звену приводного контура и его измерение. В качестве звена стопорения используют ведущий или ведомый элемент испытуемой предохранительной муфты, а страгивание не застопоренного звена осуществляют взаимодействием непосредственно на него усилием от внешнего независимого источника нагружения, вектор силы которого направлен перпендикулярно к радиусу муфты с одновременной регистрацией крутящего момента, создаваемого источником нагружения. Устройство для его материализации содержит гибкий связующий элемент со средствами крепления, силоизмерительный механизм, связанный с гибким элементом, размещенным перед силоизмерительным механизмом и связанным 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. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ измерения крутящего момента срабатывания предохранительной муфты приводного контура машины, включающий стопорение одного из звеньев приводного контура, приложение технологического усилия страгивания к незастопоренному звену приводного контура и его измерение, отличающийся тем, что в качестве звена стопорения используют ведущий или ведомый элемент испытуемой предохранительной муфты, а страгивание незастопоренного звена осуществляют воздействием непосредственно на него усилием от внешнего независимого источника нагружения, вектор силы которого направлен перпендикулярно к радиусу (поперечно оси) муфты с одновременной регистрацией как текущего, так и максимального крутящего моментов срабатывания муфты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину крутящего момента при измерении только усилия страгивания незастопоренного звена определяют из выражения М_кр=FR, где F - усилие страгивания; R - расстояние от центра оси муфты до точки приложения усилия.

3. 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.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что нагружатель выполнен в виде лебедки или талрепа.

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