УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Российский патент 2013 года по МПК G01L3/00 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу.

Известно устройство для измерения крутящего момента двигателя трактора типа «Кировец», содержащее карданный вал с наклеенными на нем тензорезисторами, причем выводы кабеля, снабженного маслостойким кембриком, соединяются с мостовой схемой через концевой токосъемник, монтируемый на заднем фланце ведущего вала, а кабель от карданного вала с тензорезисторами к токосъемнику протянут через полости ведущего вала коробки передач с использованием просверленных отверстий в торцевых гайках и маслопроводах ведущего вала (патент на изобретение RU 2382997, G01L 3/00; опубл. 27.02.2010).

Недостатком описанного устройства является сложность конструкции и невозможность изменять диапазон измеряемых усилий.

Известно устройство для измерения крутящего момента, принцип действия которого основан на измерении реакции статора двигателя привода относительно станины. Для этого двигатель крепится на поворотной платформе таким образом, что его вал проходит сквозь нее под прямым углом. Поворотная платформа закреплена на подшипнике качения, закрепленном на станине привода. На противоположных сторонах платформы имеются выступы, которые упираются в ограничители поворота платформы. Между выступами и ограничителями устанавливаются тензометрические датчики. Ограничители поворота имеют регулировочные болты, задающие начальное давление на тензометрические датчики. Таким образом, сопротивление вращению ведущего вала привода, пропорциональное его нагрузке, вызывает обратную реакцию платформы, которая преобразовывается тензометрическими датчиками в пропорциональный давлению сигнал. Датчики включаются по дифференциальной схеме, позволяющей снизить помехи и контролировать нагрузку на валу при любом направлении его вращения (патент на полезную модель RU 90557, G01L 3/00; опубл. 10.01.2010).

Недостатком устройства является специализация применения только для измерения крутящего момента электродвигателей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является датчик крутящего момента, представляющий из себя фланец, содержащий внешний обод, к которому приложен момент нагрузки, внутренний обод, закрепляемый на выходном валу двигателя, достаточное число радиальных элементов (спиц), соединяющих внутренний и внешний обода, которые представляют собой основные упругие элементы с закрепленными на них тензорезисторами, ориентированными по направлению вращения выходного вала, при этом пара тензорезисторов закреплена на обеих сторонах спицы. В местах расположения тензорезисторов выполнены сквозные пазы, и между выступами на внутренней стороне внешнего обода и спицами установлены распорки (патент на изобретение RU 108139, G01L 3/00; опубл. 10.09.2011).

К недостаткам датчика, принятого в качестве прототипа, относятся: большая погрешность измерений при наличии осевых смещений валов; невозможность использования датчика при угловых смещениях валов; для изменения диапазона измерения крутящего момента необходима установка датчика соответствующего типоразмера, что требует разборки всего узла.

Изобретение решает задачу измерения крутящего момента, передающегося от одного вала к другому, даже при наличии осевого смещения.

Это достигается тем, что в устройстве для измерения крутящего момента, содержащем корпус, тензорезисторы, токосъемник, ведущий и ведомый валы, согласно изобретению ведущий вал через шарнир равных угловых скоростей соединен с корпусом, что позволяет измерять крутящий момент при осевом смещении валов, корпус связан с ведомым валом через балки равного сопротивления изгибу с закрепленными на них тензорезисторами и имеющими наконечники сферической формы для снижения силы трения в месте контакта балки и корпуса.

Изобретение обладает универсальностью применения, простотой конструкции, а также возможностью изменять диапазон измеряемых усилий за счет замены балок равного сопротивления изгибу.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлены главный вид устройства с разрезом и вид слева.

Устройство содержит ведущий вал 1, соединенный с корпусом 2 через шарнир равных угловых скоростей 3. От корпуса 2 на ведомый вал 4 момент передается через балки равного сопротивления изгибу 5, на которых закреплены тензорезисторы 6, передающие сигнал на токосъемник 7, закрепленный на ведомом валу 4. Втулка ведомого вала 8 соединена с корпусом при помощи подшипника качения 9.

Устройство работает следующим образом. На ведущий вал 1, соединенный с корпусом 2 через шарнир равных угловых скоростей 3, подается крутящий момент. Корпус 2, соприкасаясь при вращении с наконечниками балок равного сопротивления изгибу 5, передает момент на ведомый вал 4. На балках равного сопротивления изгибу 5 наклеены тензорезисторы 9, передающие сигналы на токосъемник, находящийся на ведомом валу 4.

Изобретение относится к силоизмерительной технике, может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу и решает задачу измерения крутящего момента, передающегося от одного вала к другому, даже при наличии осевого смещения. Заявленное устройство для измерения крутящего момента содержит корпус, тензорезисторы, токосъемник, ведущий и ведомый валы, при этом ведущий вал через шарнир равных угловых скоростей соединен с корпусом, что позволяет измерять крутящий момент при осевом смещении валов, корпус связан с ведомым валом через сменные балки равного сопротивления изгибу с закрепленными на них тензодатчиками и имеющими наконечники сферической формы для снижения силы трения в месте контакта балки и корпуса. Технический результат, достигаемый от реализации заявленного изобретения, заключается в возможности изменять диапазон измеряемых усилий за счет замены балок равного сопротивления изгибу, также в возможности измерения крутящего момента, передающегося от одного вала к другому, даже при наличии осевого смещения, и в универсальности применения, упрощении конструкции. 1 ил.

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее корпус, тензорезисторы, токосъемник, ведущий и ведомый валы, отличающееся тем, что ведущий вал через шарнир равных угловых скоростей соединен с корпусом, что позволяет измерять крутящий момент при осевом смещении валов, корпус связан с ведомым валом через сменные балки равного сопротивления изгибу с закрепленными на них тензодатчиками и имеющими наконечники сферической формы для снижения силы трения в месте контакта балки и корпуса.