Устройство для измерения крутящего момента между двумя соосными валами

 

Изобретение относится к технике измерения крутящих моментов между двумя соосными валами. Устройство содержит кольцо, закрепленное на валу и выполненное с пазом для установки шпонки другого вала. Прилегающие к шпонке части кольца предназначены для измерения и содержат упругие гибкие части, к которым прикреплены датчики напряжения. Технический результат - создание простой, прочной и компактной конструкции, обеспечивающей короткую переходную характеристику для осуществления регистрации мгновенного изменения крутящего момента. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству для измерения крутящего момента между двумя соосными валами.

Устройства, предназначенные для измерения усилия между двумя твердыми телами, содержат, согласно обычному варианту выполнения, упругий элемент с небольшой жесткостью, который их соединяет и который, следовательно, сильно деформируется при воздействии какого-либо усилия. Достаточно измерить эти деформации после осуществления эталонирования для того, чтобы определить приложенное усилие. Можно также использовать и другие способы, но один наиболее часто используемый способ заключается в том, что наклеивают датчики напряжения на соединительный элемент и измеряют изменение сопротивления проводников, которые там заглублены, и которое изменяется в зависимости от деформации.

Эти устройства могут иметь различные конструкции. Техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства для измерения крутящего момента между двумя соосными валами, имеющего очень простую, прочную и компактную конструкцию и обеспечивающую очень короткую переходную характеристику, позволяющую осуществлять регистрацию почти мгновенного изменения крутящего момента.

Этот технический результат достигается тем, что устройство согласно изобретению содержит жестко соединенное с первым валом кольцо, осевую шпонку, расположенную на втором валу, при этом кольцо разделено осевым пазом, по краям которого выполнены выступы, содержащие концевую часть, имеющую опорную поверхность, опирающуюся на шпонку и часть с уменьшенной толщиной, соединяющую концевую часть с основной частью кольца, на котором установлен датчик напряжения на поверхности, образованной его толщиной, при этом часть с уменьшенной толщиной, способная растягиваться точно в осевом направлении или же с наклоном относительно осевого направления, а выступы отделены от первого вала.

Целесообразно, чтобы кольцо содержало пару выступов, ориентированных в противоположных осевых направлениях шпонки.

Можно, чтобы выступы были расположены напротив друг друга по одну и другую сторону шпонки.

Желательно между кольцом и вторым валом расположить подшипник.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта выполнения изобретения со ссылками на приведенные ниже фигуры, на которых: фигура 1 изображает общий вид устройства в разобранном виде; фигуры 2A и 2B изображают два варианта выполнения подшипника кольца; фигура 3 изображает вид в увеличенном масштабе измерительной части кольца.

Основные элементы устройства представлены на фигуре 1 в разобранном виде. Первый вал 1 введен во второй вал 2. На первом валу 1 установлено охватывающее его кольцо 3, а на втором валу 2 выполнена шпонка 4, расположенная в осевом направлении и устанавливаемая в пазу 5, расположенном в направлении аналогичном направлению кольца 3. Итак, кольцо 3, жестко соединенное с первым валом 1 посредством хомутов, клея, винтов или же с помощью любых других средств, соединяет пол углом валы 1 и 2 со шпонкой 4. Подшипник 6, который может быть выполнен в виде игольчатого подшипника или же в виде кольца из тефлона, охватывает основную часть 7 кольца 3 таким образом, что обеспечивает возможность, чтобы второй вал 2 поддерживал его без значительного трения. Эти два варианта выполнения изображены на фигурах 2A и 2B, на которых также показано перемещение кольца 3 рядом со шпонкой 4. При этом, его основная часть, которая установлена на первом валу 1, оканчивается рядом со шпонкой 4, где кольцо 3 состоит из измерительных частей 8, отделенных от первого вала 1, и которая охватывает шпонку 4, обжимая ее с небольшим предварительным напряжением, которое устраняет любое колебательное движение между валами 1 и 2 и, следовательно, погрешности измерения. Измерительные части 8 изображены лучше на фигуре 3 и каждая из них содержит пару выступов 9, каждый из которых сам состоит из концевой относительно массивной части 10, опирающейся опорной поверхностью 11 на шпонку 4, и соединительной части 12, уменьшенной толщиной, соединяющей концевую часть 10 с остальной частью кольца 3. Такая форма может быть получена посредством механической обработки, при этом обрабатывают измерительные части 8 фрезой с их трех свободных сторон для выполнения двух боковых пазов 13 и одного торцевого паза 14, которые ограничивают и разделяют выступы 9. Ясно, что толщина и, следовательно, жесткость соединительных частей 12 зависят от выбранной глубины механической обработки, которая сама регулируется в зависимости от чувствительности изготовляемого устройства.

Итак, на каждой соединительной части 12 установлен датчик 15 напряжения на наружной поверхности 16, соответствующей поверхности, образованной толщиной кольца 3. Крутящие моменты между валами 1, 2 прилагаются к кольцу 3 в виде усилий, которые воздействуют на опорные поверхности 11 выступов 9 и которые передаются в виде изгибающих усилий соединительным частям 12 и датчикам 15 напряжения.

Известно, что датчики 15 напряжения содержат слой подложки, который нанесен на исследуемую поверхность и в которой помещен токопроводящий провод. Деформации растяжения или сжатия, которым подвергается провод, вызывают изменения его сопротивления, которое может изменяться с помощью моста Уитстона (Wheatstone). Следовательно, провода 17 датчиков 15 напряжения расположены вдоль основного направления деформации, т.е. по направлению растяжения выступов 9. Кроме того, их концы соединены с измерительным устройством 20 электропроводами. Эти устройства 20 хорошо известны и поэтому здесь их детали подробно не описаны. В случае, если валы 1, 2, по существу, неподвижны, электропровода соединяют датчики 15 напряжения непосредственно с внешним неподвижным измерительным устройством. В случае, если они вращаются, то совокупность схемы содержит неподвижную часть и часть, перемещающуюся совместно с валами, которые соединены между собой посредством телеметрических средств или с помощью кольцевых контактов, с которыми взаимодействуют щетки.

Согласно предпочтительному варианту выполнения каждая измерительная часть 8 содержит пару выступов 9, проходящих вдоль оси в противоположных направлениях, при этом соединительные части 12 подвержены растяжению под углом, имеющим значительную величину в осевом направлении. Каждый выступ 9 расположен напротив одноименного выступа 9 противоположной измерительной части 8. Таким образом, шпонка 4 зажимается в кольце 3 на более значительной длине.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения крутящего момента между двумя соосными первым и вторым валами, отличающееся тем, что содержит кольцо, жестко соединенное с первым валом, осевую шпонку, расположенную на втором валу, при этом кольцо разделено осевым пазом, по краям которого выполнены выступы, содержащие концевую часть, имеющую опорную поверхность, опирающуюся на шпонку, и часть с уменьшенной толщиной, соединяющую концевую часть с основной частью кольца, на которой утановлен датчик напряжения на поверхности, образованной толщиной кольца, причем часть с уменьшенной толщиной способна растягиваться точно в осевом направлении или с наклоном к осевому направлению, а выступы отделены от первого вала.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцо содержит пары выступов, при этом выступы каждой пары ориентированы в противоположных осевых направлениях шпонки.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что выступы расположены напротив друг друга по одну и другую стороны шпонки.

4. Устройство по любому из пп.1 - 3 отличающееся тем, что между кольцом и вторым валом расположен подшипник.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к рулевым приводам с сервомеханизмами и может использоваться в качестве датчика для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля

Изобретение относится к автомобилестроению и может использоваться в качестве датчика для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к рулевым приводам с сервомеханизмами в качестве устройства для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и используется для непрерывного бесконтактного измерения параметров вращающегося вала при определении эффективной мощности

Изобретение относится к области измерений кутящих моментов на тормозном валу, а также углов рассогласования вращающихся валов и может быть использовано в следящих приводах, а также для измерений мгновенных значений крутящих моментов в фиксированных положениях вращающегося вала

Изобретение относится к измерительной технике и может бытъ использовано для графического контроля характера неравномерности распределения в течение периода вращения крутящего момента активных и тормозящего момента пассивных вращающихся объектов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения или регулирования крутящего момента в установках со значительными располагаемыми и потребляемыми мощностями, например, на морских судах для измерения крутящего момента на валах гребных винтов, на валах прокатных металлургических станов, на валах несущего ротора вертолета, на валу газоперекачивающего агрегата, на валу редуктора турбо-винтового авиационного двигателя и т.д

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров вращающихся валов, таких как напряжение, деформация, а также крутящих моментов и мощности на валах

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электротехнической, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для проверки крутящих моментов плоских спиральных пружин на соответствие заданным предельным значениям и может быть использовано для контроля спиральных пружин

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в измерительной технике, в частности, в качестве чувствительного элемента динамометрических ключей, динамометров, измерителей крутящего момента

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к рулевым приводам с сервомеханизмами, и может использоваться в качестве датчика для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля

Изобретение относится к автомобилестроению и может использоваться в качестве датчика для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля

Изобретение относится к технике измерения крутящих моментов между двумя соосными валами

Наверх