CN201788043U - 牙嵌式电子扭矩传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及牙嵌式电子扭矩传感器，结构如下：斜齿牙嵌离合器端面斜齿盘与传动轴做成一体，另一端面斜齿盘与传动轴为花键配合且有轴向滑动，机壳固定在工作台上，斜齿牙嵌离合器、左端盖、推力球轴承、密封座、圆锥滚子轴承、传动轴、载荷传感器、圆柱滚子轴承分别安装在机壳内，机壳两端用于动力的输入与输出；斜齿牙嵌离合器的端面斜齿盘径向由圆柱滚子轴承支承，轴向由推力球轴承支承在左端盖上，传动轴径向、轴向均由圆锥滚子轴承支承，另一端面斜齿盘径向由传动轴支承，轴向由推力球轴承支承在密封座上，密封座由圆锥滚子轴承支承，载荷传感器的内圈承载面承受轴向载荷。本实用新型直接感知转盘扭矩，不论正转还是反转，测量值真实、准确、精度高，使用寿命长，维护简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及扭矩传感器，特别涉及一种牙嵌式电子扭矩传感器，用于石油钻井、修井设备的转盘扭矩实时监测。
背景技术
在石油钻采领域，许多大、中型钻、修井设备通常都是需连续运转的关键设备。由于井下地质情况十分复杂，在钻、修井过程中，转盘传递的扭矩大，正、反转平凡，钻杆受冲击强烈，钻进的深度越深，钻杆被卡的几率越大，扭矩的变化也越大。一旦发生卡钻现象，将会发生设备或人身事故。所以，实时监测转盘扭矩十分重要，可以做到实时调控，动态管理，合理使用动力和设备，预防事故，提高钻、修井的工作效率。
扭矩传感器便是转盘扭矩实时监测的重要设备。目前国内在该领域使用的扭矩传感器主要包括万向轴扭矩传感器，张力液压传感器。
万向轴扭矩传感器，是将连接在转盘前端的万向轴特制成扭矩传感器，既传递动力，又测量扭矩，其结构是采用应变片电桥，缺点是制造繁琐，标定困难，应变片电桥随万向轴一起转动，容易损坏。
张力液压传感器，只适用于链条传动的钻机，通过测量传动链条的张力来间接测出转盘的扭矩，其缺点是安装要求比较高，使用范围比较窄，测量精度比较低。
一种直感式扭矩传感器，也通过一对端面斜齿产生轴向力，轴向力作用在环形油缸上，使环形油缸内的液压油产生压力，由压力敏感元件感知压力并转换成扭矩，由于使用了环形油缸，其缺点也比较明显：首先是需要一定的预压力，其次是液压油受温度影响比较大，第三是用于环形油缸密封的两个O形圈承受压力比较高，容易损坏，经常需要更换。
发明内容
本实用新型的目的为了克服上述现有技术存在的问题和缺陷，提供一种适用于石油钻井、修井设备的转盘扭矩实时监测的牙嵌式电子扭矩传感器，该传感器直接感知转盘扭矩，不论正转还是反转，测量值真实、准确、精度高，使用寿命长，维护简单。
本实用新型的技术方案为：
牙嵌式电子扭矩传感器，包括斜齿牙嵌离合器、左端盖6、推力球轴承10、密封座11、圆锥滚子轴承12、传动轴14、载荷传感器16、圆柱滚子轴承19、机壳17，其特征在于：所述的牙嵌式电子扭矩传感器具有一对端面斜齿盘(1，9)，且端面斜齿盘1与传动轴做成一体的结构，另一端面斜齿盘9与传动轴14为花键配合且在受力时相互之间有轴向滑动，斜齿盘9最终支撑在载荷传感器16上；机壳17固定在相应的工作台上，斜齿牙嵌离合器、左端盖6、推力球轴承10、密封座11、圆锥滚子轴承12、传动轴14、载荷传感器16、圆柱滚子轴承19分别安装在机壳17内，机壳17两端连接法兰或其他零件用于动力的输入与输出；斜齿牙嵌离合器的端面斜齿盘1径向由圆柱滚子轴承19支承，轴向由推力球轴承10支承在固定于机壳17上的左端盖6上，传动轴14径向、轴向均由圆锥滚子轴承12支承，另一端面斜齿盘9径向由传动轴14支承，轴向由推力球轴承10支承在密封座11上，密封座11由圆锥滚子轴承12支承；载荷传感器16为环形结构，通过螺栓15固定在机壳17上，载荷传感器16内圈承载面承受沿轴向移动的斜齿盘所产生的轴向载荷。
在机壳17上设有注油嘴8。
在推力球轴承10、圆柱滚子轴承19之间安装一挡板18。
在左端盖6上安装一个小端盖3。
牙嵌式电子扭矩传感器，斜齿牙嵌离合器的一对端面斜齿盘，一个端面斜齿盘与传动轴做成一体，另一个端面斜齿盘与传动轴采用花键连接，使该斜齿盘可以轴向移动，且轴向移动的距离与传递的扭矩大小成正比，并将轴向分力传递给载荷传感器。
本实用新型直接感知转盘扭矩，不论正转还是反转，测量值真实、准确、精度高，使用寿命长，维护简单。
附图说明
图1为固定的端面斜齿盘。
图2为活动的端面斜齿盘及与其配合的传动轴示意图。
图3为本实用新型中一对端面斜齿盘的啮合示意图。
图4为载荷传感器示意图。
图5为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
结合附图，通过本实用新型结构示意图说明具体实施方式：
如图1-5所示，本实用新型包括斜齿牙嵌离合器、左端盖6、推力球轴承10、密封座11、圆锥滚子轴承12、传动轴14、载荷传感器16、圆柱滚子轴承19、机壳17，其特征在于：所述的斜齿牙嵌离合器具有一对端面斜齿盘(1，9)，且端面斜齿盘1与传动轴14做成一体的结构，另一端面斜齿盘9与传动轴14为花键配合且在受力时相互之间有轴向滑动，机壳17固定在相应的工作台上，斜齿牙嵌离合器、推力球轴承10、密封座11、圆锥滚子轴承12、传动轴14、圆柱滚子轴承19分别安装在机壳17内，密封座11、圆锥滚子轴承12之间形成油封13，左端盖6通过六角头螺栓4、弹簧垫圈5、O形密封圈7安装在机壳17上，载荷传感器16通过长六角头螺栓15安装在机壳17上，机壳17两端连接法兰或其他零件用于动力的输入与输出；斜齿牙嵌离合器的端面斜齿盘1径向由圆柱滚子轴承19支承，轴向由推力球轴承10支承在固定于机壳17上的左端盖6上，传动轴14径向、轴向均由圆锥滚子轴承12支承，另一端面斜齿盘9径向由传动轴14支承，轴向由推力球轴承10支承在密封座11上，密封座11由圆锥滚子轴承(12)支承，载荷传感器16为环形结构，通过螺栓(15)固定在机壳17上，载荷传感器16内圈承载面承受沿轴向移动的斜齿盘所产生的轴向载荷；在机壳17上设有注油嘴8；在推力球轴承10、圆柱滚子轴承19之间安装一挡板18；小端盖3通过十字槽螺钉2安装在左端盖6上。
传递动力时，斜齿牙嵌离合器的端面斜齿盘1和斜齿盘9之间产生轴向力，左端作用在左端盖6，右端作用在载荷传感器16，由载荷传感器16感知轴向分力的大小，并转换成扭矩，通过显示单元表达出来。
Claims (4)
1.牙嵌式电子扭矩传感器，包括斜齿牙嵌离合器、左端盖(6)、推力球轴承(10)、密封座(11)、圆锥滚子轴承(12)、传动轴(14)、载荷传感器(16)、圆柱滚子轴承(19)、机壳(17)，其特征在于：所述的牙嵌式电子扭矩传感器具有一对端面斜齿盘(1，9)，且端面斜齿盘(1)与传动轴做成一体的结构，另一端面斜齿盘(9)与传动轴(14)为花键配合，相互之间轴向能滑动，斜齿盘(9)最终支撑在载荷传感器(16)上；机壳(17)固定在相应的工作台上，斜齿牙嵌离合器、左端盖(6)、推力球轴承(10)、密封座(11)、圆锥滚子轴承(12)、传动轴(14)、载荷传感器(16)、圆柱滚子轴承(19)分别安装在机壳(17)内，机壳(17)两端连接法兰或其他零件用于动力的输入与输出；斜齿牙嵌离合器的端面斜齿盘(1)径向由圆柱滚子轴承(19)支承，轴向由推力球轴承(10)支承在固定于机壳(17)上的左端盖(6)上，传动轴(14)径向、轴向均由圆锥滚子轴承(12)支承，另一端面斜齿盘(9)径向由传动轴(14)支承，轴向由推力球轴承(10)支承在密封座(11)上，密封座(11)由圆锥滚子轴承(12)支承；载荷传感器(16)为环形结构，通过螺栓(15)固定在机壳(17)上，内圈承载面承受沿轴向移动的斜齿所产生的轴向载荷。
2.根据权利要求1所述的牙嵌式电子扭矩传感器，其特征在于：在机壳(17)上设有注油嘴(8)。
3.根据权利要求1所述的牙嵌式电子扭矩传感器，其特征在于：在推力球轴承(10)、圆柱滚子轴承(19)之间安装一挡板(18)。
4.根据权利要求1所述的牙嵌式电子扭矩传感器，其特征在于：在左端盖(6)上安装一个小端盖(3)。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Country Status (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102928140A (zh) * | 2012-11-01 | 2013-02-13 | 荆州市元达软件开发有限公司 | 一种石油、矿山机械设备转盘扭矩在线检测传感器 |
| CN106197820A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-12-07 | 上海百若试验仪器有限公司 | 一种多功能螺栓紧固系统的集成式压扭复合测量装置 |
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2010
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