Устройство л.в.карсавина для измерения крутящего момента

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и предназначено для измерения знакопеременных моментов на валах изделий, где необходима регулировка рабочих и предельных моментов и предохранение испытуемых изделий от поломок. Целью изобретения является расширение диапазона частот вращения ведущего и ведомого валов. Для этого упругий элемент выполнен в виде плунжера 2. На валу 6 выполнена кольцевая проточка 5, а в магистрали высокого давления 35 установлен отсечной клапан 37. При работе полость 12 сообщена через дроссельное окно 3 корпуса 1 и плунжер 2 с каналом высокого давления. При действии крутящего момента через окно 3 идет расход в полость 12 и далее через каналы - в слив. На диафрагме 36 устанавливается перепад давления. При этом величина крутящего момента определяется как функция этого перепада, который регистрируется вторичными преобразователями 40, 41 и дифманометром 42. Плунжер 2 прижат к валу, а ролики 15 в пазах занимают положение, пропорциональное крутящему моменту вала 19. При перегрузке-клапан 37 перекрырает магистраль 35, давление в полости 12 падает, плунжер 2 отходит от выступа вала привода испытуемого изделия, вал 6 останавливается. 3 ил , 1 з п ф-лы сл с

СОЮЗ Совi-. ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 L 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4724881/10 (22) 01.08.89 (46) 23.11.91. Бюл. N 43 (72) Л.B.Êàðcàâèí, В.И.Никитушкин, Г.К.Кузьмин, С.Л.Карсавин и А.В,Толчинская (53) 531.181(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1204980, кл. G 01 1 3/20, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N. 1137353, кл. G 01 1 3/20, 1985. (54) УСТРОЙСТВО Л.В.КАРСАВИНА ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и предназначено для измерения знакопеременных моментов на валах изделий, где необходима регулировка рабочих и предельных моментов и предохранение испытуемых изделий.от поломок. Целью изобретения является расширение диапазона частот вращения ведущего и ведомого

Изобретение относится к силоиэмерительной технике и может. быть использовано для измерения знакопеременных моментов на валах изделий, где требуются регулировка рабочих и предельных моментов как в статике, так и в динамике и предохранение испытуемых изделий от поломок при заклинивании и перегрузках.

Целью изобретения является расширение диапазона частот вращения ведущего и ведомого валов.

На фиг. 1 схематично изображено продольное сечение устройства вместе с приборами и гидромагистралями высокого и низкого давлений; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б — Б на фиг. 1. Ы«1693405 А1 валов. Для этого упругий элемент выполнен в виде плунжера 2. На валу 6 выполнена кольцевая проточка 5, а в магистрали высокого давления 35 установлен отсечной клапан 37. При работе полость 12 сообщена через дроссельное окно 3 корпуса 1 и плунжер 2 с каналом высокого давления. При действии крутящего момента через окно 3 идет расход в полость 12 и далее через каналы — в слив. На диафрагме 36 устанавливается перепад давления. При этом величина крутящего момента определяется как функция этого перепада, который регистрируется вторичными преобразователями

40, 41 и дифманометром 42. Плунжер 2 прижат к валу, а ролики 15 в пазах занимают положение, пропорциональное крутящему моменту вала 19. При перегрузке клапан 37 перекрырает магистраль 35, давление в полости 12 падает, плунжер 2 отходит от выступа вала привода испытуемого изделия, вал 6 останавливается. 3 ил„1 з,п. ф-лы. Устройство содержит корпус 1, измеритель крутящего момента (ИКМ), внутри которого установлен плунжер (золотник) 2, прямоугольные окна 3. выполненные диаметрально противоположными в корпусе 1, канал 4, проточку 5 вала 6 привода испытуемого изделия, установленного с возможностью вращения и осевого перемещения относительно корпуса 1, канал 7 высокого давления входа (P x), выполненный в консольной части вала 8 корпуса 1, закрепленной с возможностью вращения в подшипнике, например, скольжения основания 9. При этом подшипник скольжения непрерывно смазывается и охлаждается рабочей средой. Причем вторая консольная

1693405 часть приводного вала 10 корпуса 1 закреплена с возможностью вращения в подшипнике, например, качения основания 9, Устройство содержит также кольцевую проточку 11 золотника 2, выполненную на его боковой поверхности, образующую с, окнами 3 дроссельные кромки и сообщенную через отверстия с полостью .12 корпуса 1, образованную торцами корпуса 1 и плунжера 2, кольцевую проточку 13, выполненную также на боковой поверхности плунжера 2, постоянно сообщенную через канал 4 с давлением Р,, калиброванный дроссельный канал 14 корпуса 1, сообщенный с каналом

4 давления Рах, включенный в кольцевую проточку плунжера 2, перекрытый плунжером 2 на величину I<, ролики 15 каретки вала

6, размещенные симметрично в секторных пазах 16 корпуса 1. Причем плунжер 2 опирается своим глухим торцом 17 на выпуклый торец 18 вала 6, обеспечивая центральную точечную опору. Торец 17 плунжера 2 образует при этом с каналом 14 корпуса 1 величину l перекрытия. При этом ролики 15 вала

6 занимают нейтральное положение в секторных пазах 16, утопая в них на глубину

iz ==1< В противоположном торце вала 6 выполнен бурт с аналогичными секторными пазами, в которых размещены аналогичные ролики с кареткой вала 19; связанного с валом испытуемого изделия. Между буртом вала 19, торцом вала 8 и основанием 9 образован зазор 13, величина которого больше размеров li и b, а также 1«1э утопания роликов вала 19 в секторных пазах бурта вала б, Канал 20 выполнен в глухом торце золотника 2 и сообщает полость В корпуса

1 с полостью давления Рс роликов 15, Калиброванный жиклер 21 установлен в герметичной перегородке гидравлического пульсатора 22 (вибратора), установленного и закрепленного в цент1эальной части глухого торца плунжера 2, сообщает чере.з отверстия q пульсатора 22 полости "12 и d переменного давления корпуса 1 с полостью В низкого давления корпуса 1. Полость

23 давления входа пульсатора 22 сообщена каналами высокого давления плунжера 2 с его проточкой 13, Опорные витки (концевые) пружины 24 жестко закреплены на глухом торце плунжера2 и заслонке 25, перекрывающей сопло 26 золотника 27 пульсатора, сообщенное через проточку на боковой поверхности золотника 27 и каналы I â корпусе пульсатора 22 с полостью В низкого давления корпуса 1, которая через канал 20 плунжера 2 сообщена с полостью роликов 15.

Силовая пружина 28 установлена между торцами золотника 27 и глухой опорой 29, закрепленной в корпусе пульсатора 22.

Причем полость пружины 28 (давления выхода пульсатора 22) сообщена через сопла

26 с полостью В корпуса 1 и ерез канал 20 — с полостью роликов 15 корпуса 1, Канал 30 низкого давления слива выполнен в корпусе

1 и сообщает полость роликов 15 корпуса 1 с каналами давления слива, Рсл, корпуса 1, станины 9 и резервуара рабочей жидкости насосной станции 31, Кроме того, устройст.во содержит канал 32 отбора давления Р« для Смазки и охлаждения подшипника ведущего вала 10(привода) IKM, вал 33 силового привода вала 10 ИКМ, связанный с ним посредством предохранительной муфты {предельной) 34, магистраль 35 давления Р х насосной станции 31, калиброванную диафрагму 36, установленную в магистрали 35 давления P »y„ отсечной клапан 37, взвешенный между двух пружин в корпусе с образованием регулируемого щелевого зазора К определяющего порог срабатывания клапана 37 относительно седла с каналом 38 (элементы регулирования зазора h íà чертежах не показаны), причем канал 38 включен в канал 7 давления Р„ИКМ после клапана 37, датчик 39 перепада давления, регистрации перепада давления на диафрагме 36. пропорционального крутящему моменту на валу 19 испытуемого изделия, электрически связанный с вторичным преобразователем 40 и записывающим прибором 41, дифманометр 42, измеряющий перепад давления на диафрагме,Зб по закону MKp = f(ЛР), где MKp — крутящий момент на валу 19 испытуемого изделия; Л Р— перепад давления на диафрагме Зб, причем Л Р = Pex - Р а, P

44. При этом подшипник консольного вала

8 корпуса 1 смазывается и охлаждается давлением Р>< канала 7 через радиальные зазоры вала 8 и проточки давления Р,„, выполненные в корпусе станины 9. Насосная станция 31 оборудована регулятором давления и температуры и элементами фильтрации рабочей жидкости. Устройство работает следующим образом, Валы 33, 10, 6 и 19 соединяют между собой (см. фиг. 1). Предохранительную муфту (предельную) 34 регулируют на максимально допустимый крутящий момент Мкр, который может возникнуть, например, при заклиниваниях вала 10 корпуса 1 измерите1693405 ля крутящих. моментов в подшипниках основания 9, При Мкр = 0 плунжер 2 и ролики 15 вала 6 занимают в секторных пазах !6 нейтральное положение (см. фиг. 1 и 3), Высокое давление (P>x) от насосной станции 31 5 через магистраль 35 и установленные в нем диафрагму 36 и отсечной клапан 37 с седлом и каналом 38 нагружает канал 7 ИКМ. При этом запорный элемент 44 канала 43, шунтирующего клапан 37, открывают, а после 10 нагружения ИКМ закрывают. Давление Р» нагружает проточку 5 вала 6 ИКМ и через нее канал 4 и окна 3, а также связанные с каналом 4 проточки 11 и 13 плунжера 2 и канал 14, включенный в непроточную по- 15 лость кольцевой проточки плунжера 2, При этом боковые давления„действующие на плунжер 2, всегда уравновешены. Давление

Psx через проточку 13 плунжера 4 канала, выполненную в глухом торце плунжера 2, 20 нагружает полость 23 давления входа пульсатора 22. При этом полость В низкого давления через каналы пульсатора 22 сообщена с соплом 26 золотника 27 и полостью пружины 28 пульсатора 22. Сопла 26 25 перекрыто заслонкой 25 и на золотнике 27 увеличивается перепад давления h, P = Р»

Рных, где Рвых давление в полости В плунжера 2, При этом заслонка 25 прижата этим перепадом к торцу золотника 27 с си- 30 лой,равной произведению Р ых на площадь сопла 26, Золотник перепадом hP давлений перемещается влево, При этом пружина

24 начинает работать на растяжение, а пружина 28 сжимается. После некоторого со- 35 вместного перемещения усилие пружины 24 обеспечивает отрыв заслонки 25 от сопла

26, Пружина 24 возвращает заслонку 25 в положение, близкое к исходному. Перепад давления на золотнике 27 снижается, так 40 как через сопло 26 идет расход в полость В, а из нее через канал 20 плунжера 2 в полость роликов 15, сообщенную с каналом 30 давления слива Рсл насосной станции 31. Пружина 28, опертая на глухой торец 29 45 пульсатора 22, возвращает золотник 27 вправо. Торец золотника 27 мягко встречается с заслонкой 25 и его сопло 26 перекрывается. Перепад давления на золотнике 27 увеличивается и цикл повторяется непре- 50, рывно с постоянными частотой и амплитудой, регулируемыми при градиуровке ИКМ (элементы регулирования на чертежах не показаны). Непрерывная работа пульсатора

22 (вибратора) давлений обеспечивает ос- 55 циллирующие колебания плунжера 2, исключающие облитерацию малых зазоров и повышающих чувствительность ИКМ. При этом (см. фиг. 1 и 2) через минимальные дроссельные сечения окон 3 корпуса 1, проточку 11. плунжера 2 и через нее и полость d (через каналы q) полости 12 плунжера 2 и корпуса 1 заполняются давлением Р12, величина которого всегда меньше давления

Р» т,е. P12 Рех. так как полости 12 и с! сообщены через калиброванный канал жиклера 21с полостью В низкого давления. При

ЭТОМ Р» > P12 > Рс Рсп. ЧЕРЕЗ ДИафРаГМУ

36 идет расход рабочей среды и на ней образуется перепад давления hP = Р, - Рт, где Р7 — давление в канале 7 корпуса 1 ИКМ.

При этом сопротивлением на щелевом зазоре hклапана 37 пренебрегают,,так как оно входит в условия градуировки ИКМ при закрытом запорном элементе 44 канала 43, Запорный элемент 44 закрывается. Установившийся на диафрагме 36 перепад давления принимается за относительный нуль измерений ИКМ при Мкр = О, P.репад давлений на диафрагме 36 через датчик 39 давления регистрируется на преобразователях

41, 40 и дифманометре 42. При M p > 0 ролики 15 каретки вала 6 стремятся выкатиться из углублений секторных пазов 16 и через точечную опору переместить плунжер 2 влево на величину, пропорциональную Мкр на валу 19 испытуемого изделия. При этом окно

3 (см. фиг. 1 и 2) увеличивается и давление

Р12 возрастает пропорционально величине перемещения плунжера 2 (и М,р), воздействуя на торец плунжера 2 в направлении слева направо эквивалентно механической пружине, При этом перепад давления на жиклере 21 повышается и расход рабочей среды из полости давления Р12 в полости давлений Рс и Рсл увеличивается. Следовательно, перепад давления на диафрагме 36 возрастает пропорционально Мкр. При этом

М,р = f(hP). Вторичные преобразователи 40.

41 и дифманометр 42 регистрируют изменившийся Мкр. При перегрузках вала 19, например заклиниваниях или затираниях, ролики 15 выкатываются на максимальную величину подъема l2 и перемещают плунжер на величину !1. При этом торец 17 плунжера открывает канал 14 давления Р» и через него в полость давления Рсп роликов 15 поступает давление Р». Расход через клапан

37 резко возрастает и он отсекает канал 38 седла, уменьшая зазор h до нуля и перекрывая доступ рабочей среды в канал 7 ИКМ.

При этом порог срабатывания клапана 37 пропорционален величине расхода через канал 8 седла (перепаду давления на диафрагме 36) и регулируется величиной щели Ь.

Давление в проточке 5, канале 4, проточках

11, 13 и полостях 12, d и В мгновенно понижается до Рсл и плунжер 2 разгружает вал 6.

При этом корпус 1 свободно вращается вместе с плунжером 2, а вал 6 стоит неподвижно, так как кинематическая связь валов разрывается. Перепад давления на диафparve 36 понижается до нуля, Привод 33 выключается и испытание прекращается для выяснения причин и устранения неисправности, При этом насосная станция 3.1 выключается, При заклиниваниях системы

ИКМ, например вала 10 и 8, срабатывает предохранительная (и редельная) муфта 34.

Смазка и охлаждение подшипников вала 10 и 8 осуществляются путем отбора рабочей среды от давления Р» в каналы 32 и проточки, нагруженные соатветствук>щими давлениями Рвх и Рсл.

При последующих пусках насосной станции 31 запорный элемент 44 канала 43 открывается, а затем закрывается, чтобы исключить пусковое срабатывание клапана 37, щелевой зазор h которого восстанавливается пружинами при снижении перепада давления на клапане 37. При пусковых М р на валах 33 и 10 (19) плунжер 2 может свободна пробуксовывать внутри корпуса 1, что резко снижает маховую массу ИКМ и расширяет возможности и точность измерений пусковых и динамических момен-ов. При этом сохраняется высокая точность измерений статических Мкр, Градуировка ИКМ осуществляется с использованием образцовых средств измерений М<р.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения крутящего момента, содержащее корпус с глухим отверстием, окнами и каналами высокого и низкого давлений, основание с подшипни. ками, в которых закреплень, с возможностью вращения валы корпуса, ведущий и ведомый с роликами, вал привода испытуемого изделия,.упругий элемент с проточками на боковой поверхности выполнен в виде тела с размещенным в нем золотником, с каналом, закрепленным посредством пружин с возможностью дросселирования окон и связанный с валом привода испытуемого изделия посредством секторных пазов и роликов, входящих в эти пазы, гидравлический пульсатор давления, установленный в упругом элементе, вход и выход которого сообщены с полостями высокого и низкого давлений, эапорные элементы, жиклер, магистрали высокого и низкого давлений, приборы регулирования измерения и регистрации давления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности иэмерения,в него введены кольцевая проточка, перегородка пульсатора, упругий элемент имеет вид плунжера с центральным тупиковым каналом, глухой торец плунжера при10 жат к выпуклому торцу нала привода

50 испытуемого изделия и образует с глухим отверстием корпуса полость давления слива, сообщенную каналом корпуса с магистралью низкого давления, каналы высокого давления корпуса соединены через кольцевую проточку, выполненную на боковой поверхности вала привода испытуемого изделия, при этом канал высокого давления включен в магистраль высокого давления через подшипник основания, гидравлический пульcamp соединен своим входом через .каналы и проточку на боковой поверхности плунжера с каналом высокого давления корпуса, перегородка, выполненная на боковой поверхности пульсатора, образует в центральном канале плунжера и корпусе полости переменного давления с образованием упругого элемента в форме гидравли еской пружины, соединенной через дроссельное окно с каналом высокого давления корпуса и с полостью низкого давления, соединеннсй через жиклер, установленный в перегородке пульсатора, с полостью переменного давления и через канал золотника — с полостью давления слива корпуса, а выход пульсатора соединен через отверстия на боковой поверхности плунжера с магистралью слива, при этом упругий элемент установлен с возможностью независимого вращения относительно корпуса и вала привода испытуемого изделия, причем ведущий вал жестко закреплен с корпусом.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с цель о предохранения упругого элемента от поломки при перегрузке и заклинивании вала испытуемого изделия, s магистрали высокого давления установлен предохранительный элемент, состоящий из клапана, пружины и седла, клапан установлен между пружин с образованием регулируемого щелевого зазора с седлом, 1693405