Устройство для измерения крутящего момента и осевой силы

Устройство для измерения крутящего момента и осевой силы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0Ц 514215

Со)еа Советскик

Социалистических

Реслублии (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.02.75 (21) 2108535/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.76. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 22.06.76 (оl) Ч. Кл.- "б 01L 3/14

6 011 1/10

Хосударствеииый комитет

Совета л1ииистров СССР по делам изобретений и открытий (5а! УДК 531.781(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Я. Яновский, M Ф. Беляев, Ю. Г. Писарев, Я. Л. Милинкис и Е. А. Фомин (71) Заявитель

Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА И ОСЕВОЙ СИЛЫ

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента и осевого усилия (упора) на гребных валах судов.

Известны устройства для измерения крутящего момента и осевой силы, используемые на судах, содержащие смонтированные на сборном валу и помещенные в общий корпус узлы измерения крутящего момента и осевоп силы, состоящие из упругого элемента и датчика регистрации деформации и бесконтактное токосъемное устройство (1, 2).

Наиболее близким к изобретению по принципу действия и конструктивным особенностям является устройство для измерения крутящего момента и осевой силы (3), содержащее бесконтактное токосъемное устройство и узлы измерения момента и осевой силы, которые состоят из упругих элементов, выполненных в виде полого тела вращения, и вибростержневых датчиков, расположенных в полости упругих элементов и связанных с концевыми участками последних, причем упругие элементы снабжены фланцами для соединения измерительных узлов между собой.

Наличие двух последовательно соединенных упругих элементов увеличивает габариты преобразователя и снижает его надежность. Кроме того, из-за наличия погрешности, обусловленной влиянием температуры, точность измерения осевой силы (упора) таким преобразователем будет невелика.

Для повышения надежности и уменьшения габаритов предлагаемое устройство содержит

5 один упругий элемент кручения-сжатия, на рабочеи части которого выполнен гофр, а на концевых участках — буртики, образованные кольцевыми выточками, для крепления вибростержневых датчиков крутящего момента и

10 осевой силы, измерительные валики tioTopblx соединены между собой передающей штангой, при этом датчик крутящего момента связан с концевым участком упругого элемента через м ем бр а ну.

За счет использозания одного упругого элемента кручения-сжатия и крепления вибростержневых датчиков к буртикам, расположенных на его концевых участках, повышается

20 надежность работы преобразователя и уменьшаются его габариты, так как отсутствует дополнительное соединение в линии валопровода, необходимое в известных устройствах для соединения упругих элементов кручения и

25 сжатия, а места крепления датчиков удалены от рабочего участка упругого элемента.

Кроме того, наличие на рабочей части упругого элемента гофра снижает погрешность измерения осевой силы, обусловленную измене30 нием температуры.

15

25

35

На фиг. 1 показан общий вид описываемого устройства, разрез; на фиг, 2 — изображение разделительной кольцевой выточки на концевых участках упругого элемента, образующей соединительный буртик (увеличенный масштаб) .

Устройство состоит из упругого элемента кручения-сжатия 1, на концевых участках которого имеются разделительные кольцевые проточки 2, образующие соединительные буртики 3, к которым крепятся вибростержневые датчики 4 и 5 соответственно крутящего момента и силы, п ричем крепление датчика момента к соединительному буртику осуществлено через мембрану 6.

Подвижные измерительные валики 7 и 8 датчиков 4 и 5 соединены между собой передающей штангой 9. На рабочей части упругого элемента 1 выполнен гофр 10, внешний контур которого имеет треугольный профиль, а внутренний — полукруглый. Вокруг цилиндрической части упругого элемента 1 расположено бесконтактное токосъемное устройство

11, состоящее из вращающихся кольцевых трансформаторов 12 и вращающегося кольцевого конденсатора 13. Вибростержневой датчик крутящего момента 4 содержит упругое тело 14 в виде обода со спицами 15 и связанный с ним через упругие шарниры (на фиг. 1 не показаны) посредством кронштейнов 16 стержневой резонатор 17. Вибростержневой датчик силы 5 содержит упругое тело 18 с мембраной и группой широких пластин 19, связанных между собой центральным стержнем, который, в свою очередь, связан с резонатором 20.

Устройство работает следующим образом.

При передаче через упругий элемент кручения-сжатия 1 крутящего момента и осевой силы он под воздействием этих нагрузок деформируется совместно с соединенными с ним вибростержневыми датчиками 4 и 5. При этом передаваемые нагрузки распределяются между упругим элементом кручения-сжатия

1 и вибростержневыми датчиками 4 и 5 пропорционально их жесткостям. Доля нагрузок по крутящему моменту и осевой силы, приходящихся на датчики 4 и 5, при определенных жесткостях передающей штанги 9 и мембраны

6 соответствует их нормальным нагрузкам при максимальных нагрузках, воздействующих на упругий элемент 1. Роль компенсатора, ограначивающего воздействие осевой силы нц вибростержневой датчик 4, выполняет упругое тело 18 вибростержневого датчика 5, имеющее сравнительно малую жесткость в осевом направлении. Роль компенсатора, ограничивающего воздействие крутящего момента на вибростержневой датчик 5, выполняет упругое тело 14 датчика 4.

Частоты автоколебаний резонаторов 17 и 20 вибростержневых датчиков однозначно связаны с нагрузками, действующими на упругий элемент, и являются информативными сигналами, которые через вращающиеся трансформаторы 12 могут быть поданы на соответствующие измерительные приборы.

Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента и осевой силы, содержащее упругий элемент в виде полого тела вращения с соединительными фланцами, вибростержневые датчики момента и силы, расположениые в полости упругого элемента и связанные с его концевыми участками, передающую штангу, мембрану и бесконтактное токосъемное устройство, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения габаритов, оно содержит упругий элемент кручения-сжатия, на рабочей части которого выполнен гофр, а на концевых участках — буртики, образованные кольцевыми выточками, для крепления вибростержневых датчиков крутящего момента и осевой силы, измерительные валики которых соединены передающей штангой, при этом датчик крутящего момента связан с упругим элементом через мембрану.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авт. св. СССР ¹ 165651, кл. G 01/ 5/00, 1963.

2. Лвт. св. СССР _#_ 221144115599, кл. G Oll 5, 16, 1966.

3. Журнал «Экспериментальная гидромеханика судна», выпуск 136, «Судостроение», Л., Материалы по обмену опытом, стр. 51.