Устройство для измерения осевой силы, действующей на подшипник
Владельцы патента RU 2316741:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет им. акад. М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) (RU)
Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения осевой силы, действующей на подшипник, например несущий подшипник центробежного насоса. Устройство содержит корпус с размещенными в нем катушками дифференциального индуктивного датчика, рабочими элементами которого являются упругие элементы, выполненные в виде плоских колец из пружинной стали. В корпусе расположена втулка, фиксирующая плоские кольца. Между наружным кольцом подшипника и втулкой по окружности равномерно размещены удерживаемые сепаратором шарики, имеющие возможность вращения. Технический результат заключается в повышении чувствительности и точности измерений. 1 ил.
Изобретение относится к силоизмерительной технике, а именно для измерения осевой силы, действующей на подшипник, например несущий подшипник центробежного насоса.
Известно устройство для прямого измерения осевой силы, действующей на подшипник (а.с. СССР № 176103, G01L 1/04, 1965 г.), которое содержит упругие элементы, удерживающие подшипник, и датчики, измеряющие эту силу. Данное устройство не позволяет получить высокую чувствительность и точность измерения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является а.с. СССР № 372463, G01L 1/04, 1973 г. Известное устройство содержит упругие элементы, выполненные в виде балочек равного сопротивления, равномерно расположенных по окружности и удерживающих подшипник, и датчики, измеряющее изгиб этих балочек (тензодатчики).
Недостатками прототипа являются: сложность изготовления отдельных балочек с одинаковыми упругими свойствами; необходимость применения множества тензодатчиков для измерения изгиба каждой балочки и их согласование; наличие трения скольжения внешнего кольца подшипника о неподвижный корпус устройства.
Задачей изобретения является повышение чувствительности и точности измерения.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для измерения осевой силы, действующей на подшипник, содержащее измерительные датчики и упругие элементы, удерживающие подшипник, согласно изобретению содержит корпус с размещенными в нем катушками дифференциального индуктивного датчика, рабочими элементами которого являются упругие элементы, выполненные в виде плоских колец из пружинной стали.
Устройство содержит втулку, расположенную в корпусе и фиксирующую плоские кольца.
Между наружным кольцом подшипника и втулкой по окружности равномерно размещены удерживаемые сепаратором шарики, имеющие возможность вращения.
На чертеже изображено устройство для измерения осевой силы, действующей на подшипник.
Устройство содержит корпус 1 с кольцевым углублением под одну катушку 2 индуктивного датчика. В корпусе установлен упругий элемент в виде кольца 3, выполненный из листа пружинной стали. Толщина и ширина кольца выбраны с учетом предполагаемой величины осевой силы (с некоторым запасом). Упругий элемент прижимается к кольцевому выступу в корпусе 1 втулкой 4. Такая компоновка образует одну часть дифференциального индуктивного датчика. Вторая часть датчика состоит из кольца 5, однотипного кольцу 3, и вкладыша 6 с катушкой 7 индуктивного датчика. Ширина втулки 4 выбирается равной (или немного меньше) ширине установленного подшипника 8. Втулка 4 выполнена закаленной из сплава подшипниковой стали. Подшипник, закрепленный неподвижно на оси 9 гайкой 10, имеет возможность перемещения на свободно вращающихся шариках 11, установленных между наружным кольцом подшипника 8 и втулкой 4. Шарики равномерно расположены по окружности и удерживаются сепаратором 12. Внешнее кольцо подшипника 8 зажато между кольцами 3 и 5. Все детали затягиваются в корпусе гайкой 13. Для соединения катушек в полумостовую (или мостовую) измерительную схему в корпусе 1 и во вкладыше 6 выполнены отверстия (не показаны), через которые прокладывают соединительные провода. Сами катушки герметизируются.
Корпус устройства устанавливается в подшипниковый узел, например, центробежного насоса 14.
Устройство работает следующим образом. При воздействии осевой силы на подшипник 8 происходит изгиб колец 3 и 5, что приводит к изменению зазоров между катушками 2, 7 и кольцами. От изменения величины этих зазоров меняется индуктивность катушек, что регистрируется измерительной схемой (21 не показана).
Конструкция устройства для измерения осевой силы, действующей на подшипник, позволяет упростить изготовление упругих элементов; облегчить настройку и согласование датчика с измерительной схемой; исключить трение подшипника о корпус. Исключение трения подшипника о корпус позволяет повысить чувствительность и точность измерения за счет уменьшения влияния нестабильной силы сопротивления перемещению при воздействии осевой силы.
Конструкция предложенного устройства позволяет контролировать изменение осевой силы не только на испытательном стенде, но и в реальных условиях работы.
Устройство для измерения осевой силы, действующей на подшипник, содержащее измерительные датчики и упругие элементы, удерживающие подшипник, отличающееся тем, что содержит корпус с размещенными в нем катушками дифференциального индуктивного датчика, рабочими элементами которого являются упругие элементы, выполненные в виде плоских колец из пружинной стали, которые фиксируются втулкой, расположенной в корпусе, при этом между наружным кольцом подшипника и втулкой по окружности равномерно размещены удерживаемые сепаратором шарики, имеющие возможность вращения.
