Устройство для измерения крутящего момента на валу передачи Советский патент 1979 года по МПК G01L3/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА / НА ВАЛУ ПЕРЕДАЧИ

Иаобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использо.;вано для измерения крутящего момента на валу передачи, например, шпиндельной бабки или редуктора привода подачи.

Известны устройства даш измерения крутящего момента, основанные на измереНИИ деформадаи одного из элементов передачи l.

, Известно также устройство, предназначенное для измерения крутящего момента на валу по радиальным усилиям действующим на подшипники, в которых устанселен вал передачи 2. Это устройство Представляет собой измерительное кольцо обоймы подшипника, вьшолненное в виде отдельных сегментов, образованных радиальными прорезями, на часть из которых на внутренней и наружной поверхностях . нанесены тензорезисторы, выдакедйе сигнал, пропорциональный: измеряемому Моменту.

Недс статком этого устройства является зависимость выходного сигнала от деформации силоизмерительного элемента, вводимого в передачу для измерения усилий и онижающего жесткость опоры и, следовательно, общую жесткость передачи.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является установка для измерения усйЛ11Й, действующих на рабочее колесо трубомашины, содержащая вал, установленный на опорных шарикоподшипниках и помеще1яный в гидравлическую втулку,, которая удерживается во взвешенном состоянии на одштадпати месдозах, образованных камерами в неподвижном корпусе ВТ поверхностью гидравлической втулки, и Измерители усилий и момента, соединенные гидролиниями с улом$гаутьп и камерами з,..

Недостатками известной установки являются невысокая точность измерения, обусловленная тем, что крутящий момент в ней определяется по значению тангенциальный сил в тангенциальных гидростатических опорах, на которые оказывают влияние также радиальные силы, искпжак цие результаты измере1ШЙ, а также громоздкость кшструкши, так как установка представляет собой стендовую сгганхшонарную установку, содержац1ую мощный гидротормоз с системой охлаждения и одиннадцать гидростатических опор (месдоз) с измерителями. Целью изобретения является повьпце. нйе точности измерения и упрощение конструкции. Указанная цель достигается за счет того, что в предлагаемое устройство для измерения крут51щего момента на валу передачи, содержаш,ее расположенную в неподвизюдом корпусе передачи и сконтактированную с гидростатическими опорами обо Йму с ПОДШИПНИКОВЫМ уэл6м,в КЬтором размещен один из концов вала передачи, и датчики, соединенные гидролинийми С гидростатическими опорами, введен (|яанец, установленный в неподвиншом корпусе сооЬно с feалом передачи и ныполне1П1Ы в виде коаксаальпой обоймы втулки с двуМйПазами, р 1сположен1ыми в диаметраль ной плоскости, проходящей через кинематически сопряженные валы передача, а обойма подшипшкового узла снабжена дву мя зафиксированными в указанных пазах флавдаЕ корпусе внешними высгупами, ОДШ1 Ез 5срторых. вьшолнен утоненным, причем Гидростатические опоры размещены между 1 а1щем н обоймой симметрично oT .восйтально ОСИ вала в плоскости, прохо дящей через эту ось перпенднЕулярно нлоскостн лавов фланда. На фиг, 1 общий вид предлогкецногб устройства на фиг. 2 разрез фиг. 1 со схемой подключения датчиков давления В неподвижном корпусе 1 передачи на коппе вала 2, %иНёШЙч Йй1 с:еЙ|Шсённо го с валом 3, установлен подшипниковый 5гэел 4, псадеценный в обойму 5 (фиг. 1) Обойма 5 имеет диa Ieтpaльнo располо. женпневнешние выступы 6 и 7 (фнг, 2) Выступ If ближайший к кинематически сопрялсенному валу 3, выполнен утоненным, податливым В неподвижном корпусе 1 передачи соосно с валом 2 установлен фпанед 8. Фланед выполнен с дву мя Сквозными пазами. Пазы фланца располо ганы в диаметральной плоскости, проход5тщей через кйнематЕнески сЬз яженщде валы передачи. Выступы 6 и 7 обоймы, 5 вафиксировайът в этих пазах, Выстутш: проходят SfJJO3b. ЭТИ пазы и УДИ райугся в корпус передача, боковые поверх КОСТИ выступов сконтактированы с боковыми поверзшосгямн пазов фланца, пазы фланца препятствуют провороту обоймы вместе с подшипниковым узлом и фиксируют падсожение обоймы. Между фланцем 8 и обоймой 5 симметрично относитеяь но оси 0 О вала 2 в плоскости, проходящей через эту ось, расположейы две .Гидростатические опоры 9. Опоры сориентированы перпендикулярно плоскости пазов фланца 8. Гидростатичеокне опоры поддерживают обойму в первоначальном положении. К гидростатическим опорам 9 гидролиниями подсоединены датчики давления 10. Работает стройство следующим образом. Крутящий момент с вала 2 на кинематически сопряженный с ним вал 3 передается через шестерни, закрепленные на этих валах (фиг. 2). Под действием окружной силы Рокр в опоре возникает сила реакции опоры T (фиг. 2). Под действием распорной шлы Рросп возникает сила реакции Р . Силы реакции опоры воспринимаются подшипниковым узлом 4 (фиг. 1) в передаются на обойму 5 (фиг. 1 н 2). Пазы фланца, в которых закреплены выступы б и Т обоймы 5, выполнены сквозными, поэтому сила реакции Pg воспринимается непосредственно корпусом передачи 1 через выстуц б обоймы. Сила реакции Р стремится отклонить вал передачи и сместить обойму, в подшиш иковом узле которой закреплен конец этого вала. Тш4 как обойма закреплена в корпусе и пазах фланца, то она может сместиться цод действием силы Р только при изгибе выступа 7. Смещению обоймы и изгибу выступа 7 препятствуют гидростатические опоры, расположенные симметрично относительно оси вала и ориентированные в направлении действия этой силы, то есть в направлении, перпендикулярном плоскости пазов фланца. Обойма сконтак- тирована с масляным слоем гидростатической опоры, стремясь уменьшить толщину этого слоя. Гидростатичесжие опоры, яовляющиеся системами автоматического регулирования, снабженными, нацример, астатическими регуляторами, обеспечивают изменение давления в опоре таким образом, чтобы толщина масляного слоя сохранялась постоянной. Изменение давления в масляном слое осуществляется регуляторами, которые следят за поддержанием толлщны масляного слоя. Изменение Даёления в гидростатической опоре приво- ДЕТ к возникновению, силы, противодейст- вующей смеще.нйю обоймы. Под действием силы реакции в этой опоре изменяется давление, а толщина масляного слоя остается практически неизменной вследствие его высокой жесткости.

Сила, возникшая в гидростатической опоре, и сила реакции Р , стремящаяся сместить обойму, уравновешиваются. По этому обойма 4 не перемещается и ось вала остается в первоначальном положении.. - .

Давление масляного слоя в гидростатической опоре пропорционально силе реакции Р,. возникшей под действием окружной силы РОКР (фиг. 2). Изменение давления в гидростатичкой опоре измерйется датчиками давления 10. Так как изменение давления в гидростатической опоре функционально связано с передаваемым крутящим момштом, то выходные сигналы датчиков давления используют для определения крутящего момента, передаваемого передачей.

Применение этого устройства позволяет псжысить точность измерения крутящего момента в опорах большой жесткости, причем для повыщения точности измерения не требуется уменьшать жесткость опоры, так как в этом устройстве измерение крутящего момента осуществляется не за . счет изменения деформации одного из элементов передачи, а за счет измерения .давления в гидростатической опоре, которая обладает большой жесткостью и не снижает общую жесткость передачи, и в то же время дозволяет получить полезный сигнал достаточной величины.

формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента на валу передачи, содержащее расположенную в неподвижном корпусе передачи и сконтактированнзпо с гидростатическими опорами обойму с подшипниковым узлом, в котором размацен один из цов вала передачи, и датчики, соединенные гидролини5Ш и с гидростатическими . опорами, отличающееся тем, что, с. целью повышешя точности измерения и упрощения конструкции, в него введен фланец, установленный в неподвижном корпусе соосно с валом передачи и вьшолненный в виде коаксиальной обоймы втулки с двумя пазами, расположенными в диаметральной плоскости, проходящей через кинематически сопряженною валы передачи, а обойма подшипникового узла снабжена двумя зафиксированными в указанШ.1Х пазах фланца и корпусе внешними выступами, один из которых выполнен утоненным, причем гидростатические опоры размещены между фланцами и обоймой симметрично относительно оси вала в плоскости, проходящей через эту ось перпендикулярно плоскости пазов фланца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

3.Авторское свидетельство СССР N9 450976, кл. 6 01 L , l975 (прототип).