Измеритель крутящего момента

Изобретение относится к области силоизмерительной техники и может быть использовано для измерения крутящего момента в силовых трансмиссиях роторов буровых установок. Технический результат: обеспечение передачи мощности на вал ротора, повышение точности тарировки устройства, возможность использования устройства в широких диапазонах крутящих моментов, повышение надежности, безопасности, легкости в обслуживании устройства, а также гашение колебаний вала ротора. Сущность изобретения: измеритель крутящего момента содержит механизм преобразования крутящего момента в гидравлическое давление, включающий вал с фигурной головкой, в каналах которого размещены плавающие поршни, и корпус, в котором размещены упоры, взаимодействующие с поршнями, причем плавающие поршни размещены аксиально и выполнены в виде пружин, связанных с упорами посредством дополнительных шариковых толкателей, опирающихся на кольцевые поверхности конусообразных лунок соответственно в упорах и поршнях, с возможностью обеспечения работы устройства в режиме пружинно-шариковой муфты в прямом и реверсивном направлениях движения для повышения точности тарировки устройства и гашения колебаний вала ротора при преобразовании крутящего момента. 2 ил.

 

Изобретение относится к области силоизмерительной техники и может быть использовано для измерения крутящего момента в силовых трансмиссиях роторов буровых установок.

Известно устройство для измерения крутящего момента (а.с. СССР №96281, МКИ G 01 L 3/14, 30.10.50 г.), содержащее преобразователь момента в осевое усилие и гидравлическую месдозу, которое не обеспечивает требуемую точность измерений. Недостатком такого измерителя является отсутствие возможности измерения знакопеременного крутящего момента.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для измерения крутящего момента (а.с. СССР №678353, МКИ G 01 L 3/24, 05.08.79 г.), содержащее механизм преобразования крутящего момента в гидравлический сигнал, выполненный в виде ведущего вала с фигурной головкой, в тангенциальных каналах которого размещены поршеньки, и ведомого вала с корпусом, в котором размещены упоры, взаимодействующие с поршеньками, и измерительную систему. Недостатком его является невозможность обеспечения точной тарировки устройства, отсутствие гашения крутильных колебаний, ограничение измерения знакопеременного крутящего момента из-за критической величины давления и собственный большой вес устройства, увеличивающий трудность монтажа, обслуживания и опасность работы.

Предлагаемое изобретение решает задачу обеспечения передачи мощности на вал ротора, повышения точности тарировки устройства, возможности использования его в широких диапазонах крутящих моментов, повышения надежности устройства, безопасности, легкости в обслуживании, а также гашения колебаний вала ротора.

Поставленная задача решается тем, что в измерителе крутящего момента, содержащем механизм преобразования крутящего момента в гидравлическое давление, включающем вал с фигурной головкой, в каналах которого размещены плавающие поршни, и корпус, в котором размещены упоры, взаимодействующие с поршнями, согласно изобретению плавающие поршни размещены аксиально и выполнены в виде пружин, связанных с упорами посредством дополнительных шариковых толкателей, опирающихся на кольцевые поверхности конусообразных лунок соответственно в упорах и поршнях, с возможностью обеспечения работы устройства в режиме пружинно-шариковой муфты в прямом и реверсивном направлениях движения для повышения точности тарировки устройства и гашения колебаний вала ротора при преобразовании крутящего момента.

На фиг.1 представлен общий вид измерителя крутящего момента, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Измеритель крутящего момента содержит корпус с зубчатой звездочкой 1, упоры 2, вал 3 с фигурной головкой со шлицами 4 и фланцем посередине 5, радиальные штифты 6, соединяющие зубчатую звездочку 1 с упорами 2, два плавающих поршня 7, выполненных в виде пружин (например, прорезных), размещенных аксиально по обе стороны фланца 5 и соединенных с фланцем 5 посредством осевых штифтов 8, конусообразные лунки 9, выполненные в равном количестве на торцовых поверхностях упоров 2 и поршней 7, в которых расположены шариковые толкатели 10, канал 11, через который пружинно-шариковый механизм, включающий упоры 2, поршни-пружины 7 и шариковые толкатели 10, гидравлически сообщен с линией связи со вторичными приборами (не показаны). Рабочие полости измерителя герметизированы уплотнительными кольцами 12 и 13, установленными на поршнях-пружинах 7. От выпадения радиальные штифты 6 закреплены прорезными пружинами 14. Вал 3 имеет возможность поворота относительно корпуса 1 на некоторый угол, определяемый сжатием поршня-пружины 7.

Принцип действия измерителя крутящего момента заключается в следующем. Гидравлическая система измерителя предварительно заполняется рабочей жидкостью, являющейся в этом случае индикаторной, с небольшим начальным давлением, которое необходимо для выборки люфтов и создания предварительно напряженного состояния измерителя. При действии крутящего момента корпус 1 через упоры 2 и шариковые толкатели 10 воздействует на поршни-пружины 7, расположенные со стороны действия усилия, которые, перемещаясь в осевом направлении, приводят к повышению давления рабочей жидкости, далее усилие от давления жидкости через вал измерителя 3 и шлицы 4 передается на вал ротора, приводя его во вращение. Одновременно давление рабочей жидкости, пропорциональное передаваемому крутящему моменту, через каналы 11 и сигнальную линию передается вторичным приборам для визуального контроля и регистрации на диаграммном бланке. Работа измерителя крутящего момента при реверсировании ротора происходит аналогичным образом.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом обеспечивает расширение технологических возможностей устройства за счет выполнения формы лунок поршней и упоров конусообразными, выполнения поршней в виде пружины и применения дополнительных шариковых толкателей, что позволяет производить тарировку устройства и измерение знакопеременного крутящего момента с необходимой точностью, повысить надежность устройства за счет снижения давления жидкости и обеспечить гашение колебаний вала ротора при преобразовании крутящего момента и может быть использовано в нефтяном машиностроении, в нефтедобыче в силовых трансмиссиях роторов буровых установок I и II категории.

Измеритель крутящего момента, содержащий механизм преобразования крутящего момента в гидравлическое давление, включающий вал с фигурной головкой, в каналах которого размещены плавающие поршни, и корпус, в котором размещены упоры, взаимодействующие с поршнями, отличающийся тем, что плавающие поршни размещены аксиально и выполнены в виде пружин, связанных с упорами посредством дополнительных шариковых толкателей, опирающихся на кольцевые поверхности конусообразных лунок соответственно в упорах и поршнях, с возможностью обеспечения работы устройства в режиме пружинно-шариковой муфты в прямом и реверсивном направлениях движения для повышения точности тарировки устройства и гашения колебаний вала ротора при преобразовании крутящего момента.