RU124388U1

RU124388U1 - TORQUE TRANSMITTER

Info

Publication number: RU124388U1
Application number: RU2012129357/28U
Authority: RU
Inventors: Николай Алексеевич Симанин; Сергей Николаевич Симанин; Илья Анатольевич Поляков
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2013-01-20

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 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, в коллекторе выполнен канал, в котором установлены постоянные дроссели мостовой схемы, а рабочая жидкость подается через коллектор на вход постоянных дросселей от насосной станции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, тангенциальные каналы в фигурной головке ведущего звена выполнены глухими с перпендикулярными торцами, сопла выполнены подвижными, постоянно поджаты пружинами к упорам корпуса ведомого элемента и образуют с торцами тангенциальных каналов плоские зазоры для прохода жидкости, а полости между соплами и торцами глухих тангенциальных каналов соединены со сливной полостью.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 for the passage of fluid, the nozzle is connected According to the bridge circuit with 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, between the leading and driven links a sealed drain cavity is formed, which through the channel made in the leading link, and the fixed collector communicates with the tank of the pumping station, in the collector a channel is made in which constant bridge chokes are installed, and the working the fluid is fed through the collector to the inlet of the constant chokes from the pump station, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, the tangential channels in the curly head of the driving link are made blind with perpendicular ends, the nozzles are movable, constantly spring-loaded to the stops of the housing of the driven element and form with the ends of the tangential channels flat gaps for the passage of fluid, and the cavity between the nozzles and the ends of the blind tangential channels are connected to the drain cavity.

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 sensitive elements, and connected through elastic elements of the driven link with 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, обусловленная рядом причин и в том числе тем, что при относительном повороте ведущего и ведомого звеньев зазоры для прохода жидкости, образованные торцами сопл и упорами корпуса не остаются плоскими, а принимают форму клина.The disadvantage of this device is the low accuracy of torque measurement, due to a number of reasons, including the fact that with relative rotation of the driving and driven links, the gaps for fluid passage formed by the ends of the nozzles and body stops do not remain flat, but take the form of a wedge.

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, в коллекторе выполнен канал, в котором установлены постоянные дроссели мостовой схемы, а рабочая жидкость подается через коллектор на вход постоянных дросселей от насосной станции.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 with it 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 adjusted, 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 of the pump station, in the collector a channel is made in which permanent bridge chokes are installed, and the working fluid is fed through the collector to the input of constant chokes from the pump station.

Недостатком такого измерительного преобразователя является низкая точность измерения вращающего момента, обусловленная тем, что при относительном повороте ведущего и ведомого звеньев зазоры для прохода жидкости, образованные торцами сопл и упорами корпуса не остаются плоскими, а принимают форму клина, угол которого зависит от величины измеряемого вращающего момента. Нормальная работа чувствительных элементов типа «сопло-заслонка» нарушается, и сигнал измерительного преобразователя искажается.The disadvantage of such a measuring transducer is the low accuracy of torque measurement, due to the fact that during relative rotation of the driving and driven links, the gaps for the passage of fluid formed by the ends of the nozzles and the stops of the housing do not remain flat, but take the form of a wedge, the angle of which depends on the size of the measured torque . The normal operation of sensitive elements such as “nozzle-damper” is violated, and the signal from the transmitter is distorted.

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 тангенциальные каналы в фигурной головке ведущего звена выполнены глухими с перпендикулярными торцами, сопла выполнены подвижными, постоянно поджаты пружинами к упорам корпуса ведомого элемента и образуют с торцами тангенциальных каналов плоские зазоры для прохода жидкости, а полости между соплами и торцами глухих тангенциальных каналов соединены со сливной полостью.This goal is achieved by the fact that the tangential channels in the shaped head of the driving link are made blind with perpendicular ends, the nozzles are movable, constantly pressed by springs to the stops of the driven element body and form flat gaps with the ends of the tangential channels for fluid passage, and the cavities between the nozzles and the ends of the blind tangential channels are connected to the drain cavity.

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: тангенциальные каналы в фигурной головке ведущего звена выполнены глухими с перпендикулярными торцами, сопла выполнены подвижными, постоянно поджаты пружинами к упорам корпуса ведомого элемента и образуют с торцами тангенциальных каналов плоские зазоры для прохода жидкости, а полости между соплами и торцами глухих тангенциальных каналов соединены со сливной полостью.New elements: the tangential channels in the shaped head of the driving link are made blind with perpendicular ends, the nozzles are movable, constantly pressed by springs to the stops of the driven element body and form flat gaps for the passage of fluid with the ends of the tangential channels, and the cavities between the nozzles and the ends of the blind tangential channels are connected with a drain cavity.

Новые функциональные связи: тангенциальные каналы в фигурной головке ведущего звена выполнены глухими с торцами, перпендикулярными осям и цилиндрическим поверхностям этих каналов.New functional connections: tangential channels in the shaped head of the driving link are made blind with ends that are perpendicular to the axes and cylindrical surfaces of these channels.

Сопла выполнены подвижными, цилиндрические поверхности тангенциальных каналов являются направляющими при их перемещениях, а торцы каналов играют роль заслонок, образуя с соплами плоские зазоры для прохода жидкости, что обеспечивает нормальную работу чувствительных элементов типа «сопло-заслонка» без искажения выходного сигнала.The nozzles are movable, the cylindrical surfaces of the tangential channels are guiding during their movements, and the ends of the channels play the role of dampers, forming flat gaps with the nozzles for the passage of fluid, which ensures the normal operation of sensitive elements of the “nozzle-damper” type without distorting the output signal.

Сопла пружинами постоянно поджаты к упорам корпуса ведомого элемента, что позволяет непрерывно контролировать относительное положение ведущего и ведомого элементов преобразователя, а, следовательно, и величину вращающего момента.Nozzles springs are constantly pressed to the stops of the housing of the driven element, which allows you to continuously monitor the relative position of the leading and driven elements of the Converter, and, therefore, the magnitude of the torque.

При относительном повороте ведущего и ведомого звеньев измерительного преобразователя сопла под действием упоров корпуса ведомого элемента разнонаправлено перемещаются в тангенциальных каналах фигурной головки, плоские зазоры для прохода жидкости изменяют свою величину, что приводит к возникновению разности давлений под торцами регулирующего элемента измерительной системы, пропорциональной изменению вращающего момента.With a relative rotation of the driving and driven links of the measuring transducer, the nozzles move in opposite directions in the tangential channels of the shaped head under the action of the stops of the housing of the driven element, the flat gaps for the passage of fluid change their value, which leads to a pressure difference under the ends of the regulating element of the measuring system proportional to the change in torque .

Полости между соплами и торцами глухих тангенциальных каналов соединены со сливной полостью, что обеспечивает непрерывный расход жидкости через чувствительные элементы типа «сопло-заслонка», необходимый для их нормальной работы.The cavities between the nozzles and the ends of the blind tangential channels are connected to the drain cavity, which ensures a continuous flow of fluid through sensitive elements of the "nozzle-damper" type, necessary for their normal operation.

Наличие новых элементов и функциональных связей позволяет обеспечить плоские зазоры для прохода жидкости между соплами и торцами тангенциальных каналов при любых величинах измеряемого вращающего момента, что повышает точность измерения вращающего момента.The presence of new elements and functional connections allows you to provide flat gaps for the passage of fluid between the nozzles and the ends of the tangential channels at any measured torque, which increases the accuracy of torque measurement.

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 глухих тангенциальных каналах которой однонаправлено установлены подвижные сопла 2 и 3, образующие с перпендикулярными торцами тангенциальных каналов плоские зазоры для прохода рабочей жидкости.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 blind tangential channels of which moving nozzles 2 and 3 are unidirectional, forming flat gaps with perpendicular ends of the tangential channels for the passage of the working fluid.

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 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 constant 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.

Сопла пружинами 19 и 20 постоянно поджаты к упорам корпуса 4 ведомого элемента.The nozzle springs 19 and 20 are constantly pressed to the stops of the housing 4 of the driven element.

Полости между соплами и торцами глухих тангенциальных каналов каналами 21 и 22 в фигурной головке соединены со сливной полостью 16.The cavity between the nozzles and the ends of the blind tangential channels of the channels 21 and 22 in the figured head are connected to the drain cavity 16.

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

При постоянном давлении P₀ 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, проходит через плоские зазоры между торцами сопл и торцами глухих тангенциальных каналов и через каналы 21 и 22 истекает в герметичную сливную полость 16. Из сливной полости преобразователя жидкость проходит по каналу 17 в коллектор и через штуцер 18 по линии О возвращается в бак насосной станции. Установка одинаковых начальных зазоров между торцами сопл и глухих каналов, а также настройка номинального вращающего момента на валу осуществляется регулировочными винтами 7 за счет изменения предварительного натяга упругих элементов 6, при этом давления P₁ и P₂ 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 throttles 10 and 11 installed in the channel 12 to the nozzles 2 and 3 pass through the flat gaps between the ends of the nozzles and the ends of the blind tangential channels and through channels 21 and 22 flows into a sealed drain cavity 16. From the drain cavity of the transducer, the liquid passes through channel 17 to the collector and through the fitting 18 through line O returns to the tank of the pumping station. The installation of identical initial gaps between the ends of the nozzles and blind channels, as well as the adjustment of 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 перемещение сопл в глухих тангенциальных каналах. Зазоры между торцами сопл и глухих каналов изменяются (один зазор уменьшается, а другой увеличивается). Изменение зазоров приводит к изменению сопротивлений течению жидкости из сопл и к изменению давлений P₁ и P₂ 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 the nozzles to move in different directions in the blind tangential channels. The gaps between the ends of the nozzles and blind channels change (one gap decreases and the other increases). The change in the gaps leads to a change in the resistance to fluid flow from the nozzles and to a change in the pressures P ₁ and P ₂ under the ends of the element 13. The resulting differential pressure 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 rate at the inlet and outlet of the hydraulic motor of the machine, or can be registered according to the test instrument 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, 15.06.2010.1. RF patent for utility model No. 99163, Cl. G01L 3/20, 06/15/2010.

2. Патент РФ на полезную модель №116636, Кл. G01L 3/20, 22.02.2012 (прототип).2. RF patent for utility model No. 116636, Cl. G01L 3/20, 02.22.2012 (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 for the passage of fluid, the nozzle is connected According to the bridge circuit with 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, between the leading and driven links a sealed drain cavity is formed, which through the channel made in the leading link, and the fixed collector communicates with the tank of the pumping station, in the collector a channel is made in which constant bridge chokes are installed, and the working the fluid is fed through the collector to the inlet of the constant chokes from the pump station, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, the tangential channels in the curly head of the driving link are made blind with perpendicular ends, the nozzles are movable, constantly spring-loaded to the stops of the housing of the driven element and form with the ends of the tangential channels flat gaps for the passage of fluid, and the cavity between the nozzles and the ends of the blind tangential channels are connected to the drain cavity.