Устройство для измерения крутящего момента полого вала Советский патент 1980 года по МПК G01L3/10 

Изобретение касается силоизмери.тельной техники.N Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее тен.зо метрические датчики, расположенные на участке вала с уменьшенньам диа метром, который закрыт обоймой жёст ко закрепленной на однс конце вала связанной с другим концом вала шлйце вым соединением с зазором 1. Однако это устройство не обеспечи вает требуемой точности и надежности .Наиболее близким по технической сущности к предложеннс у является устройство для измерения крутящего момента полого, вала, содержащее штан .гу, размещенную внутри вала и соединенную одним концом с валом шлиЦевьм соединением, а вторым концом - СЭле ментом привода, установленньм в подшип ник ах на валу, и датчик угла поворота штанги относительно вала (2, Недостатком этого устройства является низкая надежность и точности из-за влияния изгибающего момента. Цель изобретения - повышение надежности и точности измерений за счет уменьшения влияния изгибающего момента.. Это достигается тем, что предложенное устройство снабжено торцовой кулачковой полумуфтой, жестко связанной с элементе привода и шлицевым соединением с вторыл концом штанги, а торцовая поверхность вала снабжена кулачками, размещенными с зазором в соответствующих кулачках торцовой полумуфты. На фиг.1 изображено предложенное устройство с элементе привсада вала в йиде звездочки; на фиг.2 - то же, сечение по А-А на фиг.1; на фиг.З элемент привода в виде карданного вала. Устройство для измерения крутящего момента полого вала содержит штангу 1, сочлененную одним через разъемное шлицевое соединение 2 с концом полого вала 3. Противоположный конец вала снабжен элементом привода в виде стакана 4 со звездочкой при цепном приводе или в виде стакана 5 и в случае привода от карданного вала б, которые разъемно соединены с полумуфтами 7 или 8, снабженными кулачками 9 и взаимодействующими с кулачками 10, выполненными в торце полого вала. Полумуфты

раэъемно соединены с упорнЕЛм диском 11, а через разъемное шлицевЬе соединение 12 - с вторым концом штанги. В стакане элемента привода размещены подшипники 13 и 14, свободно установленные на конце полого вала и замкнутые пружинным кольцом 15, распорными втулками 16-19 и крышкой 20, разъемно соединенной со стаканом, на котором крепится модулированный диск 211 с зубцами 22. В стакане и крышке имеются уплотнительные кольца 23. Второй модулированный диск 24 с зубцами 25 жестко соединен с полым валом, например, с помощью шпонки 26. Зубцы обоих дисков взаимодействуют с датчиком угла 27, установленным на KjaaoKe корпуса ротора 28 буровой установки.

Устройство работает следукндим .образом.

Изгибающий момент, возникающий на элементе привода в виде стакана 4 или 5, воспринимается полым валом 3, а Крутящий момент передается от элемента привода через полумуфту 7 или 13 и шлицевое соединение 12 штанге 1. Деформация кручения штанги 1 линейно зависит от величины приложенного момента. При этом поворот коца штанги 1 происходит совместно со стаканом 4 или 5 элемента привода, крышкой 20 и модулирунидим диском 21 с зубцами 22 относительно мйдулиг рующёго диска 24 с зубцами 25. Данный поворот вызывает линейное рассогласование угла, то есть фазовый сдвиг между двумя импульсными последовательностями, формируемыми при взаимодействии зубцов мрдулируквдих дисков 21 и 24 с датчиком угла 27. Величина фазового сдвига строго пропорциональна величине крутящего момента,, передаваемого на ротор буровой установки. В переходных режимах мгновенные значения крутящего момента резко превышают рабочий динамический диапазон изменения крутящего

момента на роторе и искажают реальную картину режимов бурения. При превышении крутящего момента границы верхнего предела измерения поворота конца штанги 1 совместно с полумуфтой 7 или 8 вызывает силовое замыкание кулачков 9с кулачками 10 полого вала 3. В этом случае крутящий момент, передаваемый на ротор буровой установки, воспринимается штангой 1 и полым валом 3. Это позволяет за счет оптимального значения предельного угла поворота -fi штанги как в прямом, так и в обратном направлениях вращения исключить вредные последствия от перегрузки упругого 5 чувствительного элемента - штанги 1 и получить требуемые метрологические характеристики устройства.

Формула изобретения Устройство для измерения крутящего, момента полого вала, содержащее штангу, размещенную внутри вала, и соединенную с одним концом с валом шлицевым соединением, а вторым концом с элементом привода, установленньзм в подшипниках на валу, и датчик угла поворота штанги относительно вала,отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения за счет уменьшения влияния изгибающего момента оно снабжено торцовой кулачковой полумуфтой, .жестко связанной с элементом привода и шлицевым соединением вторым концом штанги, а торцовая поверхность вала снабжена кулачками, размещенными с зазором в соответствующих кулачках торцовой полумуфты.

Источники информации, принятые во в.нимание при экспертизе

1. Патент Великобритании №1309892, кл. G 01 L 3/10, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР .№498520, кл. G 01 L 3/10, 1974 (прототип).

л

Ю