RU116636U1

RU116636U1 - TORQUE TRANSMITTER

Info

Publication number: RU116636U1
Application number: RU2012106675/28U
Authority: RU
Inventors: Николай Алексеевич Симанин; Виталий Вадимович Голубовский; Сергей Николаевич Симанин; Александр Николаевич Расстегаев
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2012-05-27

Abstract

Измерительный преобразователь вращающего момента, содержащий механизм преобразования вращающего момента в гидравлический сигнал, выполненный в виде ведущего звена с фигурной головкой, в тангенциальных каналах которой размещены чувствительные элементы, и связанного с ним через упругие элементы ведомого звена с корпусом, в котором имеются упоры, взаимодействующие с чувствительными элементами, и измерительную систему, чувствительные элементы выполнены в виде однонаправленных сопл и образуют с упорами корпуса зазоры для прохода жидкости, сопла соединены по мостовой схеме с источником питания, регистрирующий элемент измерительной системы включен в диагональ моста, фигурная головка имеет крестообразную форму, а упругие элементы установлены по обеим сторонам выступов фигурной головки и могут регулироваться, между ведущим и ведомым звеньями образована герметичная сливная полость, которая через канал, выполненный в ведущем звене, и неподвижный коллектор сообщается с баком насосной станции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения вращающего момента, в коллекторе выполнен канал, в котором установлены постоянные дроссели мостовой схемы, а рабочая жидкость подается через коллектор на вход постоянных дросселей от насосной станции. A torque measuring transducer containing a mechanism for converting a torque into a hydraulic signal, made in the form of a driving link with a figured head, in the tangential channels of which sensing elements are located, and a driven link connected to it through elastic elements with a housing in which there are stops interacting with sensitive elements, and a measuring system, the sensitive elements are made in the form of unidirectional nozzles and form gaps for fluid passage with the body stops, the nozzles are connected by a bridge circuit with a power source, the recording element of the measuring system is included in the diagonal of the bridge, the shaped head has a cruciform shape, and elastic the elements are installed on both sides of the protrusions of the figured head and can be adjusted, a sealed drain cavity is formed between the driving and driven links, which through the channel made in the driving link and the stationary collector communicates with the tank of the pumping station, from which is due to the fact that, in order to increase the accuracy of measuring the torque, a channel is made in the manifold, in which constant chokes of the bridge circuit are installed, and the working fluid is supplied through the manifold to the input of constant chokes from the pumping station.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для измерения и контроля вращающего момента в системах автоматического регулирования приводов промышленного оборудования.The utility model relates to measuring equipment and is designed to measure and control torque in automatic control systems of industrial equipment drives.

Известен измерительный преобразователь вращающего момента, содержащий механизм преобразования вращающего момента в гидравлический сигнал, выполненный в виде ведущего звена с фигурной головкой, в тангенциальных каналах которой размещены чувствительные элементы, и связанного с ним через упругие элементы ведомого звена с корпусом, в котором имеются упоры, взаимодействующие с чувствительными элементами, и измерительную систему, чувствительные элементы выполнены в виде однонаправленных сопл и образуют с упорами корпуса зазоры для прохода жидкости, сопла соединены по мостовой схеме с источником питания, регистрирующий элемент измерительной системы включен в диагональ моста, фигурная головка имеет крестообразную форму, а упругие элементы установлены по обеим сторонам выступов фигурной головки и могут регулироваться [1].Known measuring torque Converter containing a mechanism for converting torque into a hydraulic signal, made in the form of a leading link with a figured head, in the tangential channels of which are placed the sensing elements, and connected through elastic elements of the driven link to the housing, in which there are stops, interacting with sensitive elements, and a measuring system, sensitive elements are made in the form of unidirectional nozzles and form gaps with passages of the body for passage yes liquids, nozzles are connected via a bridge circuit to a power source, the recording element of the measuring system is included in the diagonal of the bridge, the figured head has a cross-shaped shape, and the elastic elements are installed on both sides of the protrusions of the figured head and can be adjusted [1].

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения вращающего момента.The disadvantage of this device is the low accuracy of torque measurement.

Недостаточная точность измерения обусловлена зависимостью слива жидкости из преобразователя в окружающую среду не только от величины измеряемого вращающего момента, но и от частоты вращения ведущего и ведомого звеньев, то есть от действия центробежной силы на выходящую из преобразователя жидкость. При любом вращающем моменте увеличение частоты вращения увеличивает слив жидкости из преобразователя и вызывает появление ложного сигнала (погрешности) на регистрирующем элементе.The lack of measurement accuracy is due to the dependence of the fluid discharge from the converter into the environment not only on the magnitude of the measured torque, but also on the speed of the driving and driven links, that is, on the action of centrifugal force on the liquid exiting the converter. With any torque, an increase in the rotation frequency increases the drainage of liquid from the converter and causes the appearance of a false signal (error) on the recording element.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является измерительный преобразователь вращающего момента, содержащий механизм преобразования вращающего момента в гидравлический сигнал, выполненный в виде ведущего звена с фигурной головкой, в тангенциальных каналах которой размещены чувствительные элементы, и связанного с ним через упругие элементы ведомого звена с корпусом, в котором имеются упоры, взаимодействующие с чувствительными элементами, и измерительную систему, чувствительные элементы выполнены в виде однонаправленных сопл и образуют с упорами корпуса зазоры для прохода жидкости, сопла соединены по мостовой схеме с источником питания, регистрирующий элемент измерительной системы включен в диагональ моста, фигурная головка имеет крестообразную форму, а упругие элементы установлены по обеим сторонам выступов фигурной головки и могут регулироваться, между ведущим и ведомым звеньями образована герметичная сливная полость, которая через канал, выполненный в ведущем звене, и неподвижный коллектор сообщается с баком насосной станции [2].The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed device is a torque measuring transducer containing a mechanism for converting torque into a hydraulic signal, made in the form of a driving link with a figured head, in the tangential channels of which sensitive elements are placed, and connected through elastic elements slave link with a housing in which there are stops that interact with sensitive elements, and a measuring system, sensitive the elements are made in the form of unidirectional nozzles and form gaps for the passage of fluid with the stops of the body, the nozzles are connected via a bridge to a power source, the recording element of the measuring system is included in the diagonal of the bridge, the figured head has a cross shape, and the elastic elements are installed on both sides of the protrusions of the figured head and can be regulated, between the leading and the driven links a sealed drain cavity is formed, which through the channel made in the leading link and the fixed collector communicates with the ba com pumping station [2].

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения вращающего момента, обусловленная расположением постоянных дросселей мостовой схемы вне измерительного преобразователя. При этом гидравлические линии, образующие плечи моста, имеют большие объемы, а находящаяся в них рабочая жидкость обладает значительной сжимаемостью. Сжимаемость жидкости заметно снижает быстродействие измерительного преобразователя и точность измерения вращающего момента.The disadvantage of this device is the low accuracy of torque measurement, due to the location of the constant chokes of the bridge circuit outside the measuring transducer. In this case, the hydraulic lines forming the shoulders of the bridge have large volumes, and the working fluid located in them has significant compressibility. The compressibility of the liquid significantly reduces the speed of the measuring transducer and the accuracy of the measurement of torque.

Целью полезной модели является повышение точности измерения вращающего момента.The purpose of the utility model is to increase the accuracy of torque measurement.

Указанная цель достигается тем, что в коллекторе выполнен канал, в котором установлены постоянные дроссели мостовой схемы, а рабочая жидкость подается через коллектор на вход постоянных дросселей от насосной станции.This goal is achieved by the fact that the channel is made in the collector, in which the constant chokes of the bridge circuit are installed, and the working fluid is fed through the collector to the input of the constant chokes from the pump station.

Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что имеет место наличие новых элементов и функциональных связей между ними.Comparison of the claimed device with the prototype shows that there is a presence of new elements and functional relationships between them.

Новые элементы: канал, выполненный в неподвижном коллекторе, в котором установлены постоянные дроссели мостовой схемы, и подвод рабочей жидкости через коллектор на вход постоянных дросселей от насосной станции.New elements: a channel made in a fixed collector, in which permanent bridge chokes are installed, and a supply of working fluid through a collector to the input of constant chokes from the pump station.

Новые функциональные связи: расположение постоянных дросселей в канале неподвижного коллектора измерительного преобразователя и прямой подвод рабочей жидкости к ним от насосной станции многократно уменьшают объем гидравлических линий, образующих плечи моста, и влияние сжимаемости жидкости на быстродействие преобразователя и точность измерения вращающего момента.New functional connections: the location of permanent chokes in the channel of the stationary collector of the measuring transducer and the direct supply of working fluid to them from the pump station significantly reduce the volume of hydraulic lines forming the axle arms and the effect of fluid compressibility on the speed of the converter and the accuracy of torque measurement.

Наличие новых элементов и функциональных связей позволяет уменьшить влияние сжимаемости жидкости в гидравлических линиях, образующих плечи моста, что повышает точность измерения вращающего момента.The presence of new elements and functional relationships reduces the effect of fluid compressibility in hydraulic lines forming the shoulders of the bridge, which increases the accuracy of measuring torque.

На фиг.1 показан измерительный преобразователь, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 shows a measuring transducer, a General view; figure 2 is a section aa in figure 1.

Измерительный преобразователь вращающего момента содержит механизм преобразования вращающего момента в гидравлический сигнал, выполненный в виде ведущего звена 1 с крестообразной фигурной головкой, в тангенциальных каналах которой однонаправлено установлены сопла 2 и 3, образующие с упорами корпуса 4 ведомого звена зазоры для прохода рабочей жидкости. Ведомое звено установлено на ведущем звене на опоре качения 5. Ведущее и ведомое звенья преобразователя связаны упругими элементами 6, установленными в цилиндрических тангенциальных расточках корпуса ведомого звена по обеим сторонам выступов фигурной головки ведущего звена. Предварительный натяг упругих элементов регулируется винтами 7.The torque measuring transducer comprises a mechanism for converting torque into a hydraulic signal, made in the form of a driving link 1 with a cross-shaped head, in the tangential channels of which nozzles 2 and 3 are unidirectionally installed, forming gaps for the passage of the working fluid with the stops of the housing 4 of the driven link. The driven link is mounted on the driving link on the rolling support 5. The driving and driven links of the transducer are connected by elastic elements 6 installed in cylindrical tangential bores of the housing of the driven link on both sides of the protrusions of the shaped head of the driving link. The preload of the elastic elements is regulated by screws 7.

Подвод рабочей жидкости от источника питания к соплам производится через штуцер 8 неподвижного коллектора 9 и постоянные дроссели 10 и 11, установленные в канале 12 коллектора.The supply of working fluid from the power source to the nozzles is made through the nozzle 8 of the fixed collector 9 and the constant chokes 10 and 11 installed in the channel 12 of the collector.

Сопла образуют с постоянными дросселями мостовую схему, а регистрирующий элемент 13 измерительной системы включен в диагональ моста каналами А и Б через штуцеры 14 и 15. Между ведущим и ведомым звеньями преобразователя образована герметичная сливная полость 16, которая через канал 17, выполненный в ведущем звене, и штуцер 18 коллектора сообщается с баком насосной станции.The nozzles form a bridge circuit with permanent throttles, and the recording element 13 of the measuring system is included in the bridge diagonal by channels A and B through fittings 14 and 15. A tight drain cavity 16 is formed between the drive and driven links of the converter, which through the channel 17, made in the drive link, and the manifold fitting 18 communicates with the pump station tank.

Измерительный преобразователь работает следующим образом.The measuring transducer operates as follows.

При постоянном давлении Р₀ рабочая жидкость подводится от источника питания (насосной станции) через штуцер 8 неподвижного коллектора 9, постоянные дроссели 10 и 11, установленные в канале 12, к соплам 2 и 3 и через зазоры между упорами корпуса 4 ведомого звена и торцами сопл истекает в герметичную сливную полость 16. Из сливной полости преобразователя жидкость проходит по каналу 17 в коллектор и через штуцер 18 по линии Т возвращается в бак насосной станции. Установка одинаковых начальных зазоров между упорами и соплами, а также настройка номинального вращающего момента на валу осуществляется регулировочными винтами 7 за счет изменения предварительного натяга упругих элементов 6, при этом давления Р₁ и Р₂ под торцами регистрирующего элемента 13 должны быть равны.At constant pressure P _{0, the} working fluid is supplied from the power source (pump station) through the nozzle 8 of the fixed manifold 9, the constant chokes 10 and 11 installed in the channel 12 to the nozzles 2 and 3 and through the gaps between the stops of the housing 4 of the driven unit and the ends of the nozzles flows into a sealed drain cavity 16. From the drain cavity of the transducer, the liquid passes through the channel 17 into the collector and through the fitting 18 along the line T returns to the tank of the pumping station. Setting the same initial gaps between the stops and nozzles, as well as setting the nominal torque on the shaft, is carried out by adjusting screws 7 by changing the preload of the elastic elements 6, while the pressures P ₁ and P ₂ under the ends of the recording element 13 should be equal.

При нагружении вала вращающим моментом, большим по величине, чем номинальный, происходит поворот ведущего звена относительно ведомого звена, что вызывает разнонаправленное изменение зазоров между торцами сопл 2 и 3 и упорами корпуса 4. Изменение зазоров приводит к изменению сопротивлений течению жидкости из сопл и к изменению давлений Р₁ и Р₂ под торцами элемента 13. Возникающий перепад давлений рабочей жидкости приводит в действие регистрирующий элемент 13, перемещение которого пропорционально изменению вращающего момента.When the shaft is loaded with a torque larger than the nominal one, the leading link rotates relative to the driven link, which causes a multidirectional change in the gaps between the ends of the nozzles 2 and 3 and the stops of the housing 4. Changing the gaps leads to a change in the resistance to fluid flow from the nozzles and to a change pressure P ₁ and P ₂ under the ends of the element 13. The resulting pressure drop of the working fluid drives the recording element 13, the movement of which is proportional to the change in torque.

Сигнал в виде разности давлений на выходе измерительного преобразователя можно использовать для приведения в действие управляющего элемента системы автоматического регулирования, в качестве которого обычно используют золотниковый дросселирующий распределитель, регулирующий соответствующим образом расход жидкости на входе и выходе гидравлического двигателя машины, или зарегистрировать по показаниям контрольного прибора, например, дифференциального манометра.The signal in the form of a pressure difference at the output of the measuring transducer can be used to actuate the control element of the automatic control system, which is usually used as a spool throttling valve, which accordingly regulates the fluid flow at the inlet and outlet of the hydraulic motor of the machine, or register according to the readings of the control device, for example a differential pressure gauge.

Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

1. Патент РФ на полезную модель №99163, Кл. G01L 3/20, 15.06.10.1. RF patent for utility model No. 99163, Cl. G01L 3/20, 06/15/10.

2. Патент РФ на полезную модель №111290, Кл. G01L 3/20, 15.06.11 (прототип).2. RF patent for utility model No. 111290, Cl. G01L 3/20, 06/15/11 (prototype).

Claims

A torque measuring transducer comprising a mechanism for converting torque to a hydraulic signal, made in the form of a driving link with a figured head, in the tangential channels of which sensitive elements are placed, and connected via elastic elements of the driven link to the housing, in which there are stops interacting with sensitive elements, and the measuring system, the sensitive elements are made in the form of unidirectional nozzles and form gaps with stops for the passage of fluid The nozzles are connected via a bridge circuit to a power source, the recording element of the measuring system is included in the diagonal of the bridge, the figured head has a cross-shaped shape, and the elastic elements are mounted on both sides of the protrusions of the figured head and can be adjusted, a tight drain cavity is formed between the leading and driven links, which through a channel made in the leading link and a fixed collector communicates with the tank of the pumping station, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring torque, collector formed channel which establishes permanent chokes bridge circuit, and the hydraulic fluid is supplied through the manifold to the input constants of the inductors pumping station.