RU127460U1

RU127460U1 - TORQUE TRANSMITTER

Info

Publication number: RU127460U1
Application number: RU2013106096/28U
Authority: RU
Inventors: Николай Алексеевич Симанин; Сергей Николаевич Симанин; Илья Анатольевич Поляков
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2013-04-27

Abstract

Измерительный преобразователь вращающего момента, содержащий ведущее и ведомое звенья, упругие элементы, промежуточный механизм преобразования вращающего момента в осевое перемещение и гидравлический усилитель типа «сопло-заслонка», выполненный по полумостовой схеме, сопло которого в ведомом звене выполнено подвижным в осевом направлении и пружиной поджато к диску механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение, а заслонка выполнена в виде отдельной детали и неподвижно закреплена на ведомом звене перпендикулярно оси сопла, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности выходного сигнала, ведущее звено снабжено подпружиненным подвижным соплом и неподвижной заслонкой, аналогичными соплу и заслонке ведомого звена и расположенными симметрично относительно диска механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение, постоянные дроссели и сопла гидравлического усилителя соединены по мостовой схеме, междроссельные камеры сопл сообщаются с полостями управления исполнительного механизма, включенного в диагональ моста.A torque measuring transducer containing leading and driven links, elastic elements, an intermediate mechanism for converting torque to axial movement and a hydraulic nozzle-damper type amplifier, made according to a half-bridge circuit, the nozzle of which is axially movable in the driven link and is spring-loaded to the disk of the mechanism for converting torque to axial movement, and the shutter is made in the form of a separate part and is fixedly mounted on the driven link perpendicularly nozzle nozzle, characterized in that, in order to increase the output signal power, the driving link is equipped with a spring-loaded movable nozzle and a fixed flap, similar to the nozzle and the flap of the driven link and arranged symmetrically relative to the disk of the mechanism for converting torque to axial movement, constant throttles and nozzles of a hydraulic amplifier connected by a bridge circuit, the inter-throttle chambers of the nozzles communicate with the control cavities of the actuator included in the diagonal of the bridge.

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.

Известный измерительный преобразователь вращающего момента, содержащий ведущее и ведомое звенья, упругие элементы, промежуточный механизм преобразования вращающего момента в осевое перемещение и гидравлический усилитель типа «сопло-заслонка», выполненный по полумостовой схеме, имеет слабый выходной сигнал, что не позволяет использовать его для непосредственного управления работой автоматического регулятора [1].Known torque measuring transducer containing leading and driven links, elastic elements, an intermediate mechanism for converting torque into axial movement and a hydraulic nozzle-damper type amplifier, made according to the half-bridge circuit, has a weak output signal, which does not allow using it for direct controlling the operation of the automatic controller [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является измерительный преобразователь вращающего момента, содержащий ведущее и ведомое звенья, упругие элементы, промежуточный механизм преобразования вращающего момента в осевое перемещение и гидравлический усилитель типа «сопло-заслонка», выполненный по полумостовой схеме, сопло которого в ведомом звене выполнено подвижным в осевом направлении и пружиной поджато к диску механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение, а заслонка выполнена в виде отдельной детали и неподвижно закреплена на ведомом звене перпендикулярно оси сопла [2].The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed device is a torque measuring transducer containing leading and driven links, elastic elements, an intermediate mechanism for converting torque into axial movement and a hydraulic nozzle-damper type amplifier, made according to a half-bridge circuit, nozzle which in the driven link is made movable in the axial direction and spring is pressed against the disk of the mechanism for converting torque into axial movement, and the shutter is made in the form of a separate part and is fixedly mounted on the driven link perpendicular to the axis of the nozzle [2].

Недостатком такого измерительного преобразователя является малая мощность выходного сигнала, определяемая, в первую очередь, полумостовой схемой измерения вращающего момента.The disadvantage of such a measuring transducer is the low power of the output signal, determined primarily by the half-bridge torque measurement circuit.

Целью изобретения является повышение мощности выходного сигнала измерительного преобразователя.The aim of the invention is to increase the output power of the measuring transducer.

Указанная цель достигается тем, что ведущее звено снабжено подпружиненным подвижным соплом и неподвижной заслонкой, аналогичными соплу и заслонке ведомого звена и расположенными симметрично относительно диска механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение, постоянные дроссели и сопла гидравлического усилителя соединены по мостовой схеме, междроссельные камеры сопл сообщаются с полостями управления исполнительного механизма, включенного в диагональ моста.This goal is achieved by the fact that the driving link is equipped with a spring-loaded movable nozzle and a fixed flap, similar to the nozzle and flap of the driven link and located symmetrically relative to the disk of the mechanism for converting torque to axial movement, the constant throttles and nozzles of the hydraulic amplifier are connected via a bridge circuit, the inter-throttle nozzle chambers communicate with control cavities of the actuator included in the diagonal of the bridge.

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

Новые детали: подпружиненное подвижное сопло и неподвижная заслонка ведущего звена, аналогичные соплу и заслонке ведомого звена, расположенные симметрично относительно диска механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение.New details: a spring-loaded movable nozzle and a fixed flap of the driving link, similar to the nozzle and flap of the driven link, located symmetrically relative to the disk of the mechanism for converting torque to axial movement.

Новые функциональные связи: постоянные дроссели и сопла гидравлического усилителя соединены по мостовой схеме, междроссельные камеры сопл сообщаются с полостями управления исполнительного механизма, включенного в диагональ моста.New functional connections: permanent throttles and nozzles of the hydraulic amplifier are connected by a bridge circuit, inter-throttle chambers of the nozzles communicate with the control cavities of the actuator included in the diagonal of the bridge.

Наличие подпружиненного подвижного сопла и неподвижной заслонки ведущего звена, аналогичных соплу и заслонке ведомого звена, расположенных симметрично относительно диска механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение позволяет реализовать мостовую схему измерения взамен полумостовой схемы. Это повышает мощность выходного сигнала измерительного преобразователя в два раза.The presence of a spring-loaded movable nozzle and a fixed flap of the driving link, similar to the nozzle and flap of the driven link, located symmetrically with respect to the disk of the mechanism for converting torque to axial movement, makes it possible to implement a bridge measurement circuit instead of a half-bridge circuit. This doubles the output power of the transmitter.

На фиг.1 показан измерительный преобразователь вращающего момента, общий вид в разрезе.Figure 1 shows a measuring transducer torque, General view in section.

Измерительный преобразователь вращающего момента (фиг.1) содержит ведущее звено 1, выполненное в виде зубчатого колеса, установленного на опоре 2 качения на ведомом звене 3, которое в свою очередь размещено на выходном валу привода машины (например, шпинделе станка).The torque measuring transducer (Fig. 1) contains a driving link 1 made in the form of a gear mounted on a rolling support 2 on a driven link 3, which, in turn, is located on the output shaft of the machine drive (for example, a machine spindle).

Ведущее 1 и ведомое 3 звенья преобразователя связаны промежуточным механизмом преобразования вращающего момента в осевое перемещение, выполненным в виде диска 4, прижатого упругими элементами 5 (три штуки) через шарики 6 к ведущему звену 1. Шарики 6 (три штуки) равномерно расположены по окружности в каплеобразных впадинах на торцах диска 4 и ведущего звена 1. Диск 4 находится в зубчатом зацеплении с ведомым звеном 3 измерительного преобразователя.The leading 1 and driven 3 links of the converter are connected by an intermediate mechanism for converting torque to axial movement, made in the form of a disk 4, pressed by elastic elements 5 (three pieces) through balls 6 to the leading link 1. Balls 6 (three pieces) are uniformly located around a circle in drop-shaped depressions at the ends of the disk 4 and the driving link 1. The disk 4 is in gearing with the driven link 3 of the measuring transducer.

Гидравлический усилитель типа «сопло-заслонка» размещен в ведущем звене 1 и ведомом звене 3 и состоит из подвижных в осевом направлении разнонаправленных сопл 7 и 8, установленных в цилиндрических расточках, и неподвижно закрепленных, перпендикулярно оси сопл, заслонок 9 и 10. Сопла 7 и 8 через регулировочные винты 11 и 12 со сферическими головками поджаты пружинами 13 и 14 к диску 4, что обеспечивает постоянную связь гидравлического усилителя и механизма преобразования вращающего момента в осевое перемещение.The hydraulic amplifier of the "nozzle-damper" type is located in the driving link 1 and the driven link 3 and consists of axially movable multidirectional nozzles 7 and 8 mounted in cylindrical bores and fixedly mounted perpendicular to the axis of the nozzles, shutters 9 and 10. Nozzles 7 and 8 through the adjusting screws 11 and 12 with spherical heads are pressed by springs 13 and 14 to the disk 4, which provides a constant connection of the hydraulic amplifier and the mechanism for converting torque to axial movement.

Рабочая жидкость подведена к соплам 7 и 8 от источника питания через постоянные дроссели 15 и 16 и коллекторы 17 и 18. Каналами 19 и 20 управления преобразователь соединен с исполнительным механизмом ИМ автоматического регулятора (например, дросселирующего распределителя) системы автоматического регулирования или контрольным прибором (например, дифференциальным манометром).The working fluid is supplied to the nozzles 7 and 8 from the power source through constant chokes 15 and 16 and collectors 17 and 18. The control channels 19 and 20 of the converter are connected to the actuator IM of an automatic regulator (for example, a throttling distributor) of an automatic control system or a control device (for example differential pressure gauge).

Постоянные дроссели и сопла гидравлического усилителя соединены по мостовой схеме, а исполнительный механизм ИМ включен в диагональ моста.Permanent throttles and nozzles of the hydraulic amplifier are connected by a bridge circuit, and the actuator MI is included in the diagonal of the bridge.

Номинальные сопротивления течению жидкости в зазорах между соплами 7 и 8 и заслонками 9 и 10 устанавливаются регулировочными винтами 11 и 12 и контролируются по величинам давления р₁ и р₂ в каналах 19 и 20 управления. Предварительная настройка измерительного преобразователя должна обеспечить равенство давлений p₁ и р₂·The nominal resistance to fluid flow in the gaps between the nozzles 7 and 8 and the shutters 9 and 10 are set by adjusting screws 11 and 12 and are controlled by pressure values p ₁ and p ₂ in the control channels 19 and 20. The presetting of the measuring transducer should ensure equal pressures p ₁ and p ₂ ·

Номинальная величина передаваемого вращающего момента настраивается регулировочными винтами 21 путем изменения предварительного натяга упругих элементов 5.The nominal value of the transmitted torque is adjusted by adjusting screws 21 by changing the preload of the elastic elements 5.

Слив жидкости в корпус привода машины и далее в бак насосной станции производится через отверстия 22 и 23, и может использоваться для смазки механических передач внутри коробки скоростей станка.The liquid is drained into the machine drive housing and further into the pump station tank through the openings 22 and 23, and can be used to lubricate mechanical gears inside the machine gearbox.

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

Вращающий момент от входного или промежуточного вала привода машины посредством зубчатого зацепления передается ведущему звену 1. Вращение ведущего звена 1 через шарики 6 передается диску 4 и далее через зубчатое зацепление ведомому звену 3 и выходному валу привода машины.The torque from the input or intermediate shaft of the machine’s drive through gearing is transmitted to the driving link 1. The rotation of the driving link 1 is transmitted through the balls 6 to the disk 4 and then through the gearing to the driven link 3 and the output shaft of the machine’s drive.

В случае, когда момент сил сопротивления превышает настроенную номинальную величину вращающего момента на выходном валу машины, происходит относительный поворот ведущего звена 1 измерительного преобразователя относительно ведомого звена 3. Шарики 6, расположенные в каплеобразных впадинах, преодолевая усилие упругих элементов 5, отжимают диск 4 от ведущего звена 1. Осевое движение диска 4 через регулировочные винты 11 и 12 со сферическими головками передается соплам 7 и 8, которые смещаются в цилиндрических расточках звеньев 1 и 3 относительно заслонок 9 и 10. При движении диска 4, например, влево, зазор между соплом 7 и заслонкой 9 увеличивается, а между соплом 8 и заслонкой 10 уменьшается, что вызывает рост давления p₁ жидкости и одновременное уменьшение давления р₂ в каналах управления и под торцами исполнительного механизма ИМ.In the case when the moment of resistance forces exceeds the set nominal value of the torque on the output shaft of the machine, the drive unit 1 of the measuring transducer is relatively rotated relative to the driven unit 3. Balls 6 located in the drop-shaped cavities, overcoming the force of the elastic elements 5, squeeze the disk 4 from the drive link 1. The axial movement of the disk 4 through the adjusting screws 11 and 12 with spherical heads is transmitted to the nozzles 7 and 8, which are displaced in the cylindrical bores of the links 1 and 3 relative to the valves 9 and 10. When the disk 4 moves, for example, to the left, the gap between the nozzle 7 and the valve 9 increases, and between the nozzle 8 and the valve 10 decreases, which causes an increase in the pressure p _{1 of the} liquid and a simultaneous decrease in pressure p ₂ in the control channels and under the ends of the actuator MI.

Разность давлений Δp=p₁-р₂ прямо пропорциональна величине изменения вращающего момента от номинального значения. Мощность выходного сигнала рассмотренного измерительного преобразователя в два раза больше мощности выходного сигнала прототипа.The pressure difference Δp = p ₁ -p _{2 is} directly proportional to the magnitude of the change in torque from the nominal value. The output signal power of the considered measuring transducer is two times greater than the output power of the prototype.

Сигнал в виде разности давлений в каналах управления на выходе измерительного преобразователя обладает достаточной мощностью и его без усиления можно использовать для приведения в действие управляющего элемента (автоматического регулятора) системы автоматического регулирования или зарегистрировать по показаниям контрольного прибора.The signal in the form of the pressure difference in the control channels at the output of the measuring transducer has sufficient power and it can be used without amplification to actuate the control element (automatic controller) of the automatic control system or registered according to the test instrument.

Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

1. Иванов, В.И. Измерительный преобразователь момента сил резания для гидравлических адаптивных систем управления металлорежущих станков / В.И.Иванов, А.М.Соловьев, С.И.Шарапов // Гидравлические системы металлорежущих станков: межвузовский сборник научных трудов. - Вып.5. - М.: СТАНКИН, 1980. - С.45-52.1. Ivanov, V.I. Measuring torque converter of cutting forces for hydraulic adaptive control systems of metal cutting machines / V.I. Ivanov, A.M. Soloviev, S.I.Sharapov // Hydraulic systems of metal cutting machines: interuniversity collection of scientific papers. - Issue 5. - M.: STANKIN, 1980 .-- P.45-52.

2. Патент РФ на полезную модель №99164, Кл. G01L 3/20, 01.06.2010 (прототип).2. RF patent for utility model No. 99164, Cl. G01L 3/20, 06/01/2010 (prototype).

Claims

A torque measuring transducer containing leading and driven links, elastic elements, an intermediate mechanism for converting torque to axial movement and a hydraulic nozzle-damper type amplifier, made according to a half-bridge circuit, the nozzle of which is axially movable in the driven link and is spring-loaded to the disk of the mechanism for converting torque to axial movement, and the shutter is made in the form of a separate part and is fixedly mounted on the driven link perpendicularly nozzle nozzle, characterized in that, in order to increase the output signal power, the driving link is equipped with a spring-loaded movable nozzle and a fixed flap, similar to the nozzle and the flap of the driven link and arranged symmetrically relative to the disk of the mechanism for converting torque to axial movement, constant throttles and nozzles of a hydraulic amplifier connected by a bridge circuit, the inter-throttle chambers of the nozzles communicate with the control cavities of the actuator included in the diagonal of the bridge.