Изобретение относится к сйлоизмеритепьной технике и может быть использов .но при измерении сил внутри вращающего ся вала таких, как, например, осевая сила (упор), развиваемая посаженным навал винтом, крутящий момент на валу « мощность, развиваемая валом, в различных установках. Известен способ измерения сил ll, Бызван1ых крутящим моментом внутри вращающегося вала, заключающийся в том что в многолопастный поворотный гидрошлиндр, лопасти корпуса которого свяаань1 с ведомым. валом, а лопасти ротора с ведущим валом, подают от источника смазки (насоса) жидкость под давлением в полости между лопастями гидрошлинд- ра и .измеряют с помощью манометрического прибора, перепад давлений, который устанавливается в противоположнь1Х полос тях гидрошлиндра при помощи золотникового устройства в зависимости от приложенной нагрузки. Недостат.ком известного способа является невысокая точность и:змерения, обусловленная необходимостью измерения перепада давлений в полостях гидроцилиндра, расположенных внутри вала, что весьма затруднительно, поэтому замер двалення Е этом способе сведен к измерению давления на входе в гвдроцилиндр и на выходе из него. Наиболее близким по технической сущности к; Изобретению является способ измерения сил внутри вращающегося вала 2 , заключающийся в том, что перепад давлений в противоположных полостях гидроцилиндра намеряют с помощью измерительного прибора, связанного изолированными каналами непосредственно с полостями гидропйлиндра. Недостатками этого способа являются также невысокая точносгть измерения, обусловленная влиянием но измеренный перепад давлений центробежных скл инерции в жидкости при ее вртиятельном движении, а также потерей (;ния ( местиых ею-
противленйях,особенно в уплотнениях и переходах из вращающегося вала в магистрали измерительного прибора, а также сложйссть самого процесса измерения.
Целью Изобретения является Повьпце- низ точности и упрощение процесса измерения.
Это достигается за счет того, что по предлагаемому способу жидкость в противоположные камеры подают двумя отдельными потоками постоянного расхода по , двум идентичным магистралям, в которых поддерживают одинаковую скорость и режим течения жидкости, а о перепаде давлений в противоположных камерах судят по перепаду давлений, измеренному в любых идентичных точках магистралей вне вращающегося вала.- Физическая сущность описываемого способа измерения сил заключается в следующем.
Поворотный гидрогщлиндр питают жидкостью под давлением от двух насосов постоянной производительности Q -Q2-const по двум отдельным изолированным магистралям.
Проходные сечения этих магистралей выполняют одинаковой площади и геометрии, местные сойротивления и длины участков магистралей выполняют идентичной формы и размеров. Каждую иэ этих магистралей подводят к. камере с одинаковым давлением, которые чередуются между собой. В одной из этих камер устанавливается под действием крутящего момента давление P-J, а в других, чередующихся с первыми камерами,- давление .. .
Во всех идентичных точках этих двух магистралей поддерживается одинаковая скфость потока жидкости, а это выполнимо при следующих условиях;
Q -Q -const, Ч . «з .
11 211
где QJ, Q-- расход жидкости соответственно в первой и второй магистралях;
9 . , S - площадь проходного сечения потока в i -ой точке по , длине соответственно первой, и второй магистралей. На основании соотношений (1) и (2) и зависимости 0 VS, получаем
.-V .
11 2-1
- .1 .
где V-i-i 42i - скорости потока жидкости в 1 -ой точке, соответственной первой и
второй магистралям. В этой связи режимы течения, определяемые числом Рейнольдса Tlg ,в обеих этих магистралях в идентичных точках будут также одинаковы,
ибо диаметры d сечений этих потоков и вязкость жидкости будут одинаковыми. На основании зависимости, определяемой формулой потерь давления лР в
элементах магистралей ЛР
и всех вышеизложенных соображений, можно сделать вывод, что потери давления на одинаковых участках этих магистралей будут одинаковыми, т.е. дРд Pgi
где - местное сопротивление в магист рали, определяемое геометрией сопротивлений 5 и режимом течения жидкости KgОтсюда следует, что нет необходимости измерять перепад давления непосредственно в полостях вращающегося многоло- пастного гидроцилиндра, достаточно его померить в двух идентичных точках магистралей подвода давления.
На фиг. 1 показан продольный разрез
устройства для измерения крутящего момента по предлагаемому способу; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - продольные разрезы устройств для измерения осевой силы.
Устройство для измерения крутящего момента содержит ведущий вал 1, который образует корпус поворотного гидроцилиндра, а ведомый вал 2 представляет собой ротор поворотного гидроцилиндра.
Лопасти 3 жестко закреплены на элементе корпуса - проставке 4, жестко прикрепляемой к валу 1. Лопасти 5 жестко закреплены на роторе - ведомом валу 2 . Между лопастями 3 и 5 образованы гидравлические полости 6 и 7, чередующиеся между собой в окружном, направлении со стороны ведомого вала 2. Корпус поворотного гидроцнлиндра закрыт крышкой 8. На ведущем валу 1 установлена обойма 9,
предназначенная дли подачи масла от наСО.СОВ под давлением внутри вала 1.
Масло от бака 10 очищают от посторонних Примесей в фильтрах, охлаждают
до нужной температуры в теплообменниках, подают на вход в однотипные насосы одинаковой производительности 11 и 12. Привод этих насосов (например, плунжерного типа) осуществляют от одно1Х1 двигателя
1-3, например, через редуктор 14 с двумя выходами, имеющими одинаковое пере-. даточное отношение шестерен 15 и 16,
Возможно применение для тех же целей и шестеренчатых или лопостных двухсекционных насосов, в которых qSe секш1И качающих узлов (например шестерен) выпол неиы на одном валу и имеют рабочие элемен ,ты одинаковой геометрии. Для уменьшения пульсамии давления и расхода жидкости ра.бочие элементы ставят в одинаковое окружное положение так, чтобы фазы пульсашй совпадали. Вход двртсекшонного насоса может быть общим, а вьцсодь1 отдельными. . . От этих насосов 1.1 и 12 отводят две идентичные магистрали 17 и 18, имеющие одинаковые сечения кшгалов и одинаковые длины учася-ков таким образом, что при равенстве расходой питающих насосов Q Q2-Conet, в каждой идентичной магистрали по.вдерживают одинаковы скорости потока жидкости , а следовательно, и числа Рейнольдса,и подобные режимы течения жи;дкости. В ведущем валу 1 вьшолнены каналы 19 и 20, сообщавэщиеся в обойме 9 соответственно с магистралями 17 и 18, Каналы .19 и 20 подводят потоки смазки С| и QQ чередующиеся между собой полости 6 и 7 На ведомому валу 2 выполнены углубления 21, например, прямоугольной в пла не формы, закрываемые внутренней поверхностью лопастей 3 вала 1. Углубление 21 вместе с кромками лопастей 3 выполняют роль золотникового дросселя потоков Q и Qj-B теле лопастей 3 выполнены радиальные каналы 22, по которым масло под действием центробежных сил сливается в картер трансмиссии, откуда по магистрали 23 его отводят в бак 10. Перепад давлений, равный перепаду . давления в полостях 6 и 7 замеряют при помощидифманометра 24, который устанавливают между идентичными точками магистралей 17 и 18. Устройство, реализующее предложенны способ для измерения осевой силы (фиг. 3 содержит ведущий вал 25, соединенный с ведомым валом 26 при помоци шлицев 27, которые могут быть выполнены в виде шариковых шпонок, обладающих малым трением при осевом смещении валов 25 и 26 отиссительно друг друга. На валу 25 жестко закреплен корпус 28 , в ко тором помещен плоский диск 29, жестко закрепленный на валу 26, который делит пространство внутри корпуса 28на две; полости 30 и 31. В эти полости по кана лам 32 и 33 от втулок 34 и 35 подводят от двух отдельных насосов масло под давлением с расходами QI-О2-СОИ91 из этих полостей масло стравливается через отверстия 36 в корпусе 28 на вход в питающие насосы. Замеренный перепад давлёнияР -р„ дифмапометром 24 пропоршонален осевой силе, действующей на вал 25. Коэффициентом пропорциональности служит эффективная площадь диска 29, Второй вариант измерителя осевой ai- лы представлен на фиг. 4. Осевая сяла с . вала 26 передается через измерительное усгро.йство на корпус трансмиссии. Вал 26 опирается через подшипшскн 37 и 38 на корпус 28, а осевую стлу на корпус 28 передает диск 29 за счет перепада давления лР в полостях 32 и 31, создаваемого двумя потоками масла Q и Qg, поступающих в эти полости от отдельных насосов. Измеренный перепад давления ДР на магистралях подвода потоков Q и Q про порцион ал еп воспринимаемой с вала 26 на корпус трансмиссии измеряемой осевой силе. Работает устройство по настоящему способу следующим образом, Масло из бака 10 подают на вход в насосы 11 и 12. Включают привод 13 питающих насосов 11 w 12 трансмиссии, в которой предстоит измерять крутящий момент. От насосов масло под давлением попадает в магистрали 17 и 18, и далее поступает в обойму по каналам 19 и 20 поступает соответственно в полости 6 и 7, Из этих полостей масло стравливается через золотниковые щели в углубления 21 и далее по радиальньп каналам 22 отбрасывается центробежными силами Б масляный картер трансмиссии, откуда по магистрали 23 его сливают в бак 10. При отсутствии крутящего момента давления Р и Pg. в полостях 6 и 7 равны между собой. С по5шлением крутящего момента лопасти 3 смещаются относительно лопастей 5, Это смешение вызьшает изменение положения стравливающих кромок золотЁмковой пары (лопастей 3 с углублений 21) относительно друг друга. Проходное сечение потока жидкости Q уменьшается, и давление Р в камерах 6 возрастает. Проходное сечение стравливакядих окон для потока Qj,напротив, увеличивается, и давление р2в полостях 7 упадет. Но вместе с тем произойдет изменение давления по всему тракту питания, в том числе, и в каналах 19 и 20,и в обойме 9 и в магистралях 17 и 1В. Но так как по тери давления по тракту питания идентичны, то перенаД давления можно зафиксировать в любых идентичных точках от обоймы 9 до насосов 11 и 12, что и фиксируют дифманометром 24, Формул изобретения Способ .измерения сил внутри вршцаюздегсхгя вала, заключающийся в. том, что в противоположные камеры мейду подвиж ными элементами вала подают жидкость под давлением и измеряют возникающий в противоположнь1х камерах перепад двалепий, отличающийся тем, что с целью повьпиепия точности и упроитлия процесса измерения, жидкость в противоположные камеры подают двумя отдельными потоками постоянногт) расхода но двум идентичным магистралям, в которых поддерживают одинаковую скорость и режим течения жидкости, а о перепаде давлений в противоположных камерах судят по перепаду давлений, измеренному в любь1х идентичных точках магистралей вне вращающегося вала. Источники информации, Принять1е во внимание при эк сперта зе 1,Патент США № 2322182, кл. 73-136, опублик. 1943. 2.Патент США N 2398167, кл. 73-136, опублик, 1946,
Фиг. 2
