Устройство для измерения крутящего момента на валу передачи

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11)7О52ЙБ

Союз Советскин

Социалнстическин

Ресттублик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио17.03.77 (21) 2463572/1810 (51)М. Кл. с присоединением заявки Рй

Г3 01 1. 3/20

Гасударстеенныб нватет

СССР на делам нэобретвннй н открктнй (23) Приоритет

Опубликовано 25.12.79. Бюллетень И47 (53) УДК 531.781 (088.8) Дата опубликования описания 27.12.79 (72) Авторы изобретения

С. Н. Аграновский и Б. С, Шейнин (71) Заявитель Особое конструкторское бюро станкостроения (54) CTPOACTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

НА ВАЛУ ПЕРЕДАЧИ

Изобретение 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 дли измерения крутящего момента, основанные на измерении деформации одного из элементов передачи (1) .

Известно также устройство, предназначенное для измерения крутящего момента

10 на валу по радиальным усилиям, действу« ющим на подшипники, в которых установ лен вал передачи (2). Это устройство представляет собой измерительное кольцо

15 обоймы подшипника, выполненное в виде отдельных сегментов, образованных радиальными прорезями, на часть из которых на внутренней и наружной поверхностях нанесены тензорезисторы, выдающие сигнал, пропорциональный, измеряемому мо менту.

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

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является установка для измерения усилий, действующих на рабочее колесо трубомашины, содержащая вал, установленный на опорных шарикоподшипниках и помещенный в гидравлическую втулку, которая удерживается во взвешенном состоянии на одиннадцати месдозах, l образованных камерами в неподвижном корпусе и поверхностью гидравлической втулки, и измерители усилий и момента, соединенные гидролиниями с упомянутыми камерами (3).

Недостатками известной установки являютси невысокая точность измерении, обусловленная тем, что крутящий момент в ней определяется по значению тангенциальные сил в тангенциальных гидроста тических опорах, на которые оказывают влияние также радиальные силы, искажа705285 4 ющие результаты измереш1й, а также громоздкость конструкции„так как установка представляет собой стендовую сганпнонар ную установку, содержащую мощный гидротормОз с системой охлаждения и один- 5 надцать гидростатических опор (месдоз ) с измерителями.

Целью изобретения является повьппение точности измерения и упрощение конструкции.

Указанная цель достигается за счет того, что в предлагаемое устройство для измерения крутящего момента на валу передачи, содержащее расположенную в неподвижном корпусе передачи и сконтакти- рованную с гидростатическими опорами обойму с подшйпниковым узлом,-- в Kcnb ром размещен один из копцов вала передачи, и датчики, соединенные гидролиниями с гидростатическими опорами, введен фпа-2 20 нец, установленный в неподвижном корпусе соосно с валом передачи и выполненный в виде коаксиальной обоймы втулки с дву" мя пазами„расположенными в диаметраль

25 ной плоскости, проходящей через кинематически сопряженные валы передачи, а обойма подшипникового узла снабжена двумя зафиксированными в указанных пазах фланца и корпусе внешними высг упами, 30 один из которых выполнен утоненным, причем гидростатические опоры размещены между фланцем и обоймой симметрино от- .носительно оси вала в плоскости, прохо дящей через эту ось перпендикулярно

35 плоскости пазов фланца.

На фиг. 1 общий вид предложенного устройства; на фиг. 2 разрез А фиг. 1 со схемой подключения датчиков давления.

В неподвижном КОрцусе 1 переДачи на 40 конце вала 2, кинбматЫчбсйи- сойфяжбнного с валом 3, установлен подшипниковый узел 4, помещенный в обойму 5 (фиг. 1).

Обойма 5 имеет диаметрально располо-женные внешние вйступы 6 и 7 (фиг. 2).

Выступ 7, ближайший к кинематически сопряженному млу 3, выполнен утоненным, податливым. В неподвижном корпусе 1 передачи соосно с валом 2 уста новлеи фланец 8. Фланец выполнен с дву- ., мя сквозными пазами. Пазы фланца расположены в диаметральной плоскости, прохоуп щей через кинематически сопряженные валы передачи. Выступы 6 и 7 обоймы,5 зафиксированы в этих пазах Выступы

060ймы проходят <жвозь эти пазы и уди раются в корпус передачи, боковые поверхности выступов сконтактированы с боко выми поверхностями пазов фланца, пазы фланца препятствуют провороту обоймы вместе с подшипниковым узлом и фиксируют положение обоймы, Между фланцем

8 и обоймой 5 симметрично относительно оси О, О вала 2 в плОскОсти, прОходящей через эту ось, расположены две гидростатические опоры 9. Опоры сориентированы перпендикулярно плоскости па зов фланца 8. Вщрсстатические опоры поддерживают обойму в первоначальном йоложении. 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 РОКА в опоре возникает сила реакции опоры Р4 (фиг. 2). Под действием распорной силы, „ возникает сила реахпни Ря, Силы реакции опоры воспринимаются подшипниковым узлом 4 (фиг. 1) и передаются на обойму 5 (фиг. 1 и 2).

Пазы фланца, B которых закреплены вы« ступы 6 и 7 обоймы 5, выполнены сквозными, поэтому сила реакции р воспринимается непосредственно корпусом передачи 1 через выступ 6 обоймы. Сила реакции Р1 стремится отклонить вал передачи и сместить обойму, в подшипниковом узле которой закреплен конец этого вала.

Тах хах обойма закреплена в корпусе и пазах фланца, то она может сместиться под действием силы Р4 только при изгибе выступа 7. Смещению обоймы и изги.бу выступа 7 препятствуют гидростатические опоры, расположенныо симметрично относительно оси вала и ориентированные в направлении действия этой силы, то есть в направлении, перпендикулярном плоскости пазов фланца. Обойма сконтактирована с масляным слоем гидростати чесхой опоры, стремясь уменьшить толщину этого слоя. йщростатические опоры, являющиеся системами автоматического регулирования, снабженными, например, астатическими регуляторами, обеспечивают изменение. давления в опоре таким образом, чтобы толщина масляного слоя сохранялась постоянной, Изменение давле« ния в масляном слое осуществляется регуляторами, которые следят за поддержв нием толшяны масляного слоя. Изменение дабления в гидростатичесхой опоре приво« дит к возникновению силы, противодейст вующей смещению обоймы. Под действи5 705 ем 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 Т<, стремяшаяся сместить обойму, уравновешиваются. По этому обойма 4 не перемешается,и ось вала остается в первоначальном положенииэ

Ф

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

Применение этого устройства позволяет повысить точность измерения круташего момента в опорах большой жесткости, причем для повышения точности измерения не требуется уменьшать жесткость опоры, так KBK 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 позволяет получить полезный сигнал достаточной величины.

285 ф О р м у л а

6 изобретения

Устройство дла измерения крутящего момента на валу передачи, содержащее расположенную в неподвижном корпусе передачи и сконтактированную с гидростатическими опорами обойму с подшипниковым узлом, в котором размещен один из концов вала передачи, и датчики, соединен10 ные гидролиниями с гидростатическими опорами, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с. целью повышена точности измерения и упрощения конструкции, в него введен фланец, установленный в неподвижном корпусе соосно с валом передачи и выполненный в виде коаксиальной обоймы втулL ки с двумя пазами, расположенными в диаметральной плоскости, проходящей через кинематически сопряженнйе валы переда о чи, а обойма подшипникового узла снабжена двумя зафиксированными в указанных пазах фланца и корпусе внешними выступами, один из которых выполнен утоненным, причем гидростатические опоры

25 размещены между фланцами и обоймой симметрично относительно оси sana в плоскости, проходящей через эту ось перпендикулярно плоскости пазов фланца.

Источники информации, 30 принятые во внимание при экспертизе

1, фролов Л. Б. Измерение крутящего момента, 1976, 2. Авторское свидетельство СССР

М 431409, кл. 9 01 L 3/00, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

М 450976, кл. 6 01 . 3/10, 1975 (прототип).

705285

Составитель В. ГерасиМова

Редактор,Л. Бибер ТехредН. Ковалева <орректор Н. Стец

Заказ 8016/43 Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4