Устройство для измерения крутящего момента л.в.карсавина - б.в.кармугина

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения и регистрации крутящих моментов двигателей и других агрегатов Цель изобретения - повышение точности и надежности Устройство для измерения крутящего момента содержит промежуточный вал с утолщением в своей средней части 1. установленный в цилиндрическом корпусе 2 с возможностью независимого вращения относительно корпуса 2, первый 3 и второй 4 концы вала установлены в подшипниках 37 18 ч Ё О ел VI ю 00 -N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (5П5 G 011 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ВСИО@3ЦЯ

ПА ГЕНТЩГ- Т рщцуну

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4675271/10 (22) 22.03.89 (46) 23.06.91. Бюл. ¹ 23 (71) Украинский филиал Центрального конструкторского бюро арматуростроения (72) Б. В. Кармугин и Л. В. Карсавин (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1137353, кл. G 01 L 3/20, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Л. В, КАРСАВИНАБ. В. КАРМУГИНА.. Ж 1657984 А1 (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения и регистрации крутящих моментов двигателей и других агрегатов. Цель изобретения — повышение точности и надежности. Устройство для измерения крутящего момента содержит промежуточный вал с утолщением в своей средней части 1, установленный в цилиндрическом корпусе 2 с возможностью независимого вращения относительно корпуса 2, первый 3 и второй

4 концы вала установлены в подшипниках

1657984

35 качения фланцев 5 и 6 корпуса 2 с образованием гарантированных торцовых и радиальных зазоров относительно корпуса 2 и утолщения вала 1. Пружины 7 связывают промежуточный вал с утолщением 1 и корпус 2, при этом зацепы 8 пружин 7 крепятся к регулировочным элементам 10 и 11, выполненным равномерно в утолщении вала 1 и корпусе 2 с образованием упругого элемента. Пружины 7 не создают осевых усилий и крутящих моментов на утолщении вала 1 и на корпусе 2. Элементы 11 закреплены во втулках 12, установленных в корпусе 2, Секторные пазы 14, выполненные в теле утолщения вала 1 и корпуса 2, имеют угол, который больше угла закручивания упругого элемента, а их ширина больше

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для,измерения и регистрации крутящих моментов приводов, двигателей, различных агрегатов и машин, Цель изобретения — повышение точности и надежности, На фиг. 1 показаны устройства и схема его подсоединения к источнику давления и измерительной аппаратуре, общий вид; на фиг. 2 и 3 — соответственно разрезы А — А и

Б — Б на фиг, 1; на фиг. 4 — пружины, соединяющие промежуточный вал и цилиндрический корпус; на фиг. 5- измерительный блок устройства.

Устройство для измерения крутящего момента содержит промежуточный вал с утолщением в своей средней части 1, установленный в цилиндрическом корпусе 2 с возможностью независимого вращения относительно корпуса 2, первый и второй концы вала 3 и 4 установлены в подшипниках качения фланцев 5 и 6 цилиндрического корпуса 2 с образованием гарантированных торцовых и радиальных зазоров относительно цилиндрического корпуса 2 и утолщения вала 1. Пружины 7, работающие на растяжение, связывают промежуточный вал с утолщением 1 и цилиндрический корпус 2, при этом зацепы 8 пружин 7 закреплены во внутренних кольцах подшипников 9 качения и крепятся к регулировочным элементам 10 и 11, выполненным равномерно и рядно в утолщении вала 1 и цилиндрическом корпусе 2 с образованием упругого элемента И КМ, причем пружины 7 не создают осевых усилий и крутящих моментов на утолщении вала 1 и на цилиндрическом корпусе 2, Длементы 11 закреплены во втулках 12, ко5

30 наружного диаметра пружин 7, Приводной вал 15 выполнен заодно с фланцем 5. который установлен и закреплен с помощью подшипника 16 в станине 17, является продолжением первого конца 4 промежуточного вала 1, причем подшипники 16 и 19 обеспечивают свободное вращение корпуса

2 и утолщения вала 1 с валами 15 и 18 относительно станины 17. Подшипник скольжения 21 установлен во фланце 22. Каналы 24 и 25 давлений входа и выхода, выполненные в теле вала 18 и подшипнике 21, сообщены один сдругим посредством дроссельных окон 26 и 27. Кольцевые проточки 31 подшипника 21 и втулки 32 закреплены в обойме 33 и нагружены, 2 з, п. ф-лы, 5 ил. торые установлены равномерно и рядно в корпусе 2, Элементы 13 фиксации элементов 11 установлены во втулках 12. Секторные пазы 14, выполненные s теле утолщения вала

1 и корпуса 2, имеют угол, который больше угла закручивания упругого элемента, а их ширина больше наружного диаметра пружин 7. Приводной вал 15 выполнен заодно с фланцем 5, который установлен и закреплен с помощью подшипника 16 качения е станине 17. Ведомый вал 18, закрепленный через подшипник 19, например качения, в станине 17, является продолжением первого конца 4 промежуточного вала 1, причем подшипники 16 и 19 обеспечивают свободное вращение цилиндрического корпуса 2 и утолщения вала 1 с валами 15 и 18 относительно станины 17. Кожух 20 защищает упругий элемент ИКМ от пыли, влаги и других внешних воздействий и обеспечивает условия безопасной работы стенда. Подшипник

21 скольжения установлен во фланце 22, причем фланец 22 закреплен с корпусом 2 и его фланцем 6 с возможностью ориентируемого углового перемещения относительно вала 18, фиксируемого элементами 23, Каналы 24 и 25 давлений входа и выхода, выполненные в теле вала 18 и подшипника 21, сообщены друг с другом посредством дрос- сельных окон (щелей) 26 и 27, выполненных в теле вала 18 и подшипника 21, причем окна выполнены в виде прямоугольных щелей, ширина и длина которых совпадает, а длинные стороны выполнены поперек оси вала 18, окна (щели) 28-30, выполнены в теле подшипника 21, ширина их совпадает, а длина не совпадает с длиной щели окна 27.

Кольцевые проточки 31 подшипника 21 и втулки 32 закреплены в обойме 33 и нагру1657984

50 жены давлением выхода каналов 25, канал

34 давления входа, выполненный во втулке

32 и сообщенный с каналом 24 давления входа вала 18, связан с измерительным блоком дискретной регистрации пусковых моментов М р, содержащим включенные в канал 24 давления через канал 34 втулки 33, отсеченные клапаны 35 с дополнительным каналол, в котором установлен запорный вентиль 36, причем, один конец канала соединен с каналом 34, а другой — с полостью клапана 35, где размещены его запорный элемент и прибор 37 давления, например манометр, Каждый клапан 35 отрегулирован на свой избирательный порог срабатывания и обеспечивает дискретну<о регистрацию

М«р, Датчик 38 давления включен в канал 34 между клапаном 35 и манометром 37, преобразователь 39 давления связан с датчиком 38 и регистратором 40 измерений

Устройство для изл<ерения крутящего момента содержит предохранительную муфту

41 валов 18 и 42, регулируемое сопротивление 43 давления входа и насосную станцию

44 давлений входа и выхода, оборудованную системой подачи и регулирования давлений, температуры, фильтрации и очистки рабочей жидкости от загрязнений и их попадания в ИК11.

Кроме того, обойма 33 и втулка 32 ориентированы относительно ИКМ и фиксируют свое положение через элемент 45 независимо от него гак, что фиксирующий элемент «е оказывает на вгулку 32 никаких нагрузок, влия<ощих на ее осевые и радиальные перемещения.

Устройство работает следующим образом.

Постоянное давление входа от насосной станции 44 нагружает рабочей жидкостью каналы 24 давления входа (Р„) и 25 давления выхода (Р <<,). При этом температура жидкости постоянна и между давлениями Р<х и Ре х сохраняется зависимость, при которой Рн < > Р <,. Рабочая жидкость, дозируемая регулируемым сопротивлением

43 канала 24, через канал 24 вала 18 и окно

26 нагружает щелевое дроссельное окно 27 подшипника 21 и по каналу 25 возвращается в бак насосной станции 44 стенда. При этом в канале 34 и на манометре 37 регистрируется минимальное давление Р»<, величина которого несколько больше давления

Р х, а дроссельное окно 27 расположено так, как указано на фиг. 3. Кольцевые проточки 31 подшипника 21 и втулки 32 заполняются рабочей жидкостью давлением Рв<<х, которая смазывает трущиеся поверхности и отводит от них тепло. Это положение соот5

<О

1 >, 0

55 ветствует Мкр=-0 на валах 15, 18 и 42 предохранительной муфты 41. При этом промежуточный вал с утолщением 1 и ведомый вал

18 ориентированы относительно цилиндрического корпуса 2 так, что пружины 7 имеют минимальный натяг и расположены симметрично относительно стенок секторных пазов 14 утолщения вала 1 и цилиндрического корпуса 2, Этому способствует минимальное трение зацепов 8 пружин 7 в подвижных регулировочных элементах 10 и 11 цилиндрического корпуса 2 и утолщения вала 1, обеспечиваемые подшипниками 9 качения, во внутренних кольцах которых закреплены зацепы 8. При этом начальные "вылеты" регулировочных элементов 10 обеспечиваются постоянными при сборке ИКМ, Натяг пружин

7 обеспечивается регулировочными элементами 11, установленными во втулках 12 цилиндрического корпуса 2, и фиксируются в них элементами 13. Обойма 33 фиксируется через элемент 45 независимо от И КМ и разгружена от осевых и радиальных усилий.

При этом отсечной клапан 35 открыт и запорный элемент занимает нейтральное положение, обеспечивая свободный доступ давления Р», в манометр 37 и датчик

38 давления. Вентиль 36 закрыт. Преобразователь 39 давления и регистратор 40 отмечают это положение как М,р =О.

Измеритель крутящего мол<ента монтируется между приводным валом двигателя и изделием, привод которого через измеритель крутящего момента связан с привод«ым валом дви. ателя или может быть связан через вал 18, муфту 41 и вал 42.

Вентили 36 блока ре<истрации 33Kpb

При пуске привода или двигагеля на валу

15 резко увеличивается М<1,, вал 15 стремится повернуться на некоторый угол относительно утолщения вала 1. При этом угол закручивания упругого элемента увеличивается от нуля до некоторого значения, пропорционального пусковому M„<, обьекта испытаний. Пружины 7 растягиваются и отклоня<отся от начального положения на некоторый угол внутри секторных пазов 14, но не касаются их поверхностей.

Зацепы 8 пружин 7 легко, вместе с малыми кольцами подшипников 9, изменяют свое исходное положение относительно утолщения вала 1 и цилиндрического корпуса 2 вала 15. Натяг пружины 7 увеличивается пропорционально пусковому Мкр. При этом дроссельные окна 26 и 27 взаимно перекрываются на некоторый угол, гидравлическое сопротивление возрастает, увеличивая давление Р„ в каналах 24 и 34 манометра 37 и датчика 38 давления. После страгивания вала изделия пусковой

1657984 момент резко снижается. Отсечной клапан

35 блока дискретной регистрации в момент изменения знака давления Р» на противоположный, т, е, начала падения давления, отсекает его максимальное значение и 5 удерживает на манометре 37, что преобразуетсяя преобразователем давления и регистрируется регистратором 40. После регистрации давления вентиль 36 открывается, а затем закрывается, после чего 10 запорный элемент клапана 35 возвращается в исходное положение и устройство для измерения крутящего момента готово к продолжению измерения М р.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения крутящего момента, содержащее установленные в подшипниках ведомый и ведущий валы, связанные с промежуточным валом, уста- 20 новленным в цилиндрическом корпусе, связанном со станиной и содержащем каналы давления входа и выхода рабочей среды и дроссельные окна, связанные с системой питания, и преобразователи давлений, о т л и- 25 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, в него введейы три подшипника качения и один подшипник скольжения, пружины с зацепами на обеих сторонах, регулировочные элементы, эа- 30 крепленные равномерно по внутренней поверхности цилиндрического корпуса. и втулка, внутри которой выполнены кольцевые проточки, одна из которых соединена с каналом давления входа вала и преобразо- 35 вателями давления, а две другие — с каналами и проточками давления выхода вала, а промежуточный вал выполнен с утолщением в своей средней части, при этом первый конец промежуточного вала пропущен че- 40 рез подшипник скольжения, закрепленный во фланце корпуса с возможностью фиксированного и ориентированного углового перемещения относительно вала, и связан с первым подшипником качения, установленным на станине, а второй конец промежуточного вала размещен во втором подшипнике качения, запрессованном внутри приводного вала, выполненного заодно с фланцем корпуса, причем промежуточный вал и цилиндрический корпус соединены между собой посредством пружин, одни зацепы которых закреплены равномерно по окружности утолщения промежуточного вала при помощи подшипников, а другие зацепы связаны с регулировочными элементами, при этом каналы давления входа и выхода рабочей среды и дроссельные окна находятся на первом конце промежуточного вала, а в теле подшипника скОльжения выполнено дроссельное окно, сообщенное с окном, выполненным на первом конце промежуточного вала, и с каналами давления выхода, а на первом конце промежуточного вала между первым и третьим подшипниками качения размещена втулка.

2. Устройство, по и. 1, от л и ч а ю ще ес я тем, что, с целью исключения трения пружин о стенки корпуса и утолщения промежуточного вала, в местах крепления пружин в утолщении промежуточного вала и в корпусе выполнены секторные пазы.

3. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью обеспечения линейной характеристики измерений, дроссельные окна промежуточного вала и подшипника скольжения выполнены в виде прямоугольных щелей, ширина и длина которых совпадают, причем длинные стороны щелей расположены поперек оси вращения вала.

1657984

A-A

1657984

Составитель Т. Ишкова

Техред М.Моргентал Корректор 0. Кравцова

Редактор А. Мотыль

Производственно-издательский комбинат."Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Заказ 1708 Тираж 356 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5