SU838432A1 - Устройство дл измерени моментов трени СКОльжЕНи и РАдиАльНыХ уСилий B СилОВыХцилиНдРичЕСКиХ шАРНиРАХ - Google Patents

Description

Изобретение относится к силоизмерительной технике.

Известен датчик для измерения усилий натяжения цилиндрических шарниров пластинчатовтулочной: цепи, выполненный в виде полого вала, на наружной поверхности которого наклеены рабочие тензодатчики сопротивления, а на внутренней компенсационные,причем наружная поверхность вала выполнена бочкообразной со снятой лыской [1] .

Недостатком данного датчика является невозможность измерения вращаю«щейся радиальной нагрузки.

Наиболее близким к изобретению является регистрирующее устройство для измерения усилий и моментов, действующих на вращающуюся деталь, и содержащее соосно расположенные втулки, контактирующие с подвижным и неподвижным звеньями шарнира, скрепленные болтовым соединением с датчиками деформаций [2].

Однако недостаточная точность измерений обусловлена тем, что регистрация деформаций изгиба и кручения осуществляется с помощью одних и тех же элементов.

Цепь изобретения - повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что втулки расположены аксиально и ’ выполнены с коническими центрирующими торцами, а болтовое соединение выполнено в виде шпильки с гайками и полусферическими шайбами, расположенной внутри втулок и двух торсион•θ ных валиков, связанных одними концами с концами шпильки, а другими концами через фигурные стаканы и подшипники качения - с крайними втулками, при этом втулки в местах совМестно15 го центрирования связаны друг с другом и со шпилькой соединительными шпонками, а средняя втулка снабжена фиксатором положения.

На чертеже схематически показано 20 предлагаемое устройство.

Устройство выполнено в виде трех полых соосных аксиальных измеритель.ных втулок 1, средняя из которых размещена в подвижном звене 2 шарни25 _ра и жестко зафиксирована в нем полым резьбовым пальцем 3. Крайние втулки 4 и 5 размещены в неподвижных звеньях 6 и 7 шарнира с помощью подшипников качения, например игольчатых подшипников 8 и 9, и служат их внутренними обоймами (при соответствующих размерах и нагрузках это мо- гут быть шариковые или др. подшипники качения). Крайние втулки центрируются по средней с помощью совмещения конических торцов, образуемых выступами средней и впадинами крайних втулок. В местах совместного осевого центрирования втулки соединены шпонками 10 и 11. В осевом направлении втулки затянуты расположенной внутри их полостей шпилькой 12 и гай- ^ιυ ками 13 и 14, опирающимися на полусферические шайбы 15 и 16. Шпилька 12 связана с наружными обоймами 17 и 18 игольчатых подшипников 8 и 9 с помощью торсионных тензометрических 15 валиков 19 и 20 и фигурных стаканов 21 и 22. Валики со шпилькой и стаканами связаны профильным(квадратным) соединением, а фигурные стаканы с обоймами 17 и 18 штифтами 23 и 24. 20

Кроме того, шпилька 12 связана с втулками 4 и 5 шпонками 25 и 26. Осевая

Из равновесия втулки 4 и получить формулу:

S_n = Ns i ηα,-f · Ncoso6-f₀·

S_n -0,5 · Q д можно или

Введя обозначение

К _n s (510^2^995^

-cosci+f-s i not получаем

5^ = 0 > 5 · Q д, где K_n - коэффициент пропорциональности (константа), зависящий от значения коэффициентов трения f по конификсация устройства в шарнире обеспечивается шайбами 27, прикрепляемыми к звеньям 6 и 7 шарнира болтами · 28. Фигурные стаканы закрыты резьбовыми крышками 29 и 30. Шпилька 12 имеет в средней части шейку, на которой установлены датчики деформаций, например, тензодатчик ’31 для иэмере- . ния радиального, усилия Q_A, действую- ” щего на шарнир.Токовывод тензодатчиков 31 осуществляется через полый резьбовой палец 3.Торсионные валики 19 и 20 также имеют шейки для установки датчиков 32 деформаций, с , помощью которых измеряют величину момента трения Μ-γ> в шарнире между наружными обоймами игольчатых подшипников и опорными ческим поверхностям сопрягаемых втулок f_o - в игольчатом подшипнике, и от угла el· - скоса конических торцов (фиг. 1).

.Для практических измерений величину К_п целесообразно определять экспериментальным путем при тарировке устройства.

Таким образом, величина нагрузки Од измеряется'по величине осевой деформации шпильки 12 под действием усилия S_n , например, с помощью тензодатчиков 31. Нагрузка 0_._д через опорные втулки уравновешивается опорными реакциями. Яд/2. За счет сил трения между наружными обоймами подшипников 17(18). и вкладышами 37 (34) вкладышами неподвижных частей шарнира. Токовывод тензодатчиков 32 осуществляется через крышки 29 и 30.

Устройство устанавливается, например, в седельносцепном механизме тягача вместо рабочих пальцев, контактирующих с вкладышами шарнира 33 и 34.

Измерительное устройство работает следующим образом.

Внешняя радиальная нагрузка Q через подвижное звено 2 шарнира (фиг. 1) и. среднюю втулку 1 передается коническими торцами на крайние втулки 4 и 5 в виде сил нормального давления N, составляющие которого S и соответственно S_h растягивают шпильку 12 в пределах упругих деформаций.

Выражение для определения усилия S_n можно найти следующим образом.

Из статического равновесия втулки 1 следует:

Q_A = 2 ( Ncosot*f · Ns ϊ not) , откуда шарнира появляется момент трения, определяемый выражением

Лр = «А fc * Г¹' где 0ц, - наружный диаметр наружных обойм игольчатых подшипников, равный диаметру рабочих пальцев; f_c - коэффициент трения скольжения между наружными обоймами игольчатых подшипников и вкладышами шарнира.

Игольчатые подшипники введены для уменьшения влияния сил трения' в опоре на точность измерения, так как коэффициент трения f_c значительно меньше коэффициента трения по вкладашам 33(34).

При работе рулевого устройства тягача подвижное звено 2(серьга) вращается и через неподвижно закрепленную в нем втулку 1, шпонки 10 и 11 вращает втулки 4 и 5, которые поворачивают шпонки 25 и 26, шпильку 12, вращающую через торсионные валики 19 и 20 и фигурные стаканы 21 и 22 наружные обоймы подшипников 8 и 9. Торсионные валики при этом нагружаются крутящим' моментом Μ^Μγρ . Величину этого момента измеряют по деформации кручения торсионных валиков 19 и 20 с помощью тензодатчиков 32.

Устройство позволяет определять величину и характер усилий и моментов- трения в цилиндрических шарнирах сцепных механизмов тягачей или др. транспортных машин.

Claims (2)

1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТОВ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ И РАДИАЛЬНЫХ УСИЛИЙ В СИЛОВЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ШАРНИРАХ внутренними обоймами (при соответствуюиих размерах и нагрузках это могут быть шариковые или др. подшипники качени ). Крайние втулки центрируютс  по средней с помощью совмещени  конических торцов, образуемых выступами средней и впадинами крайних втулок. В местах совместного осе вого центрировани  втулки соединены шпонками 10 и 11. В осевом направлении втулки зат нуты расположенной внутри их полостей шпилькой 12 и гай ками 13 и 14, опирающимис  на полусферические шайбы 15 и 16. Шпилька 12 св зана с наружными обоймами 17 и 18 игольчатых подшипников В и 9 с помощью торсионных тензометрических валиков 19 и 20 и фигурных стаканов 21 и 22. Валики со Шпилькой и стаканами св заны профильным(квадратным соединением, а фигурные стаканы с обоймами 17 и 18 штифтами 23 и 24. Кроме того, шпилька 12 св зана с вту каг/ш 4 и 5 шпонками 25 и 26 . Осева  фиксаци  устройства в шарнире обеспечиваетс  шайбами 27, прикрепл емыми к звень м б и 7 шарнира болтами 28. Фигурные стаканы закрыты резьбовыми крышками 29 и 30, Шпилька 12 имеет в средней части шейку, на кото рой установлены датчики деформаций, например, тензодатчик31 дл  измерени  радиального, усили  Цд, действующего на шарнир.Токовывод тензодатчи ков 31 осуществл етс  через полый резьбовой палец 3,Торсионные валики 19 и 20 также имеют шейки дл  устан ки датчиков 32 деформаций, с , помощью которых измер ют величину момента трени  Мти в шарнире между наружными обоймами игольчатых подшипников и опорными вкладышами неподвижных частей шарнира . Токовывод тензодатчиков 32 осуществл етс  через крышки 29 и 30. Устройство устанавливаетс , например , в седельносцепном механизме т гача вместо рабочих пальцев, контактирующих с вкладышами шарнира 33 и 34. Измерительное устройство работает следующим образом. Внешн   радиа ьна  нагрузка Q че рез подвижное звено 2 шарнира (фиг. 1) и среднюю втулку 1 передаетс  коническими торцами на крайние втулки 4 и 5 в виде сил нормального давлени  N, составл ющие которого S и соответственно S раст гивают шпиль ку 12 в пределах упругих деформаций Выражение дл  определени  усили  Sn можно найти еледутацимобразом. Из статического равновеси  втулки 1 следует; (l 2(Ncosot f NsincA) , откуда . ... gs 2lcos«i f s i nij Из равновеси  втулки 4 и 5 можно получить формулу: S Nsina-f- Ncoso6-fo. i; n f COS Oi -, , , .5(1д (-5; ;г;Тпоб 0 ) Введ  обозначение . , / n -q /§iD :f:9059 -o.f .5 (.cosoHf-sinoi ° получаем S 0,5.Q, где Kp - коэффициент пропорциональности (константа), завис щий от значени  коэффициентов трени  f по коническим поверхност м сопр гаемых втулок о S игольчатом подшипнике, и от угла et - скоса конических торцов (фиг. 1). .Дл  практических измерений величину Кг, целесообразно определ ть экспериментальным путем при тарировке устройства. Таким образом, величина нагрузки (i;v измер етс  по величине осевой деформации шпильки 12 под действием зодатчиков 31. Нагрузка 0,д через опорные втулки уравновешиваетс  опорными реакци ми. Кд/
2. 2. За счет сил трени  между наружными обоймами подшипников 17(18). и вкладышами 37(34) шарнира по вл ешьс  момент трени , определ емый выражением Ч « fc- где dy,.- наружный диаметр наружных обойм игольчатых подшипников, равный диаметру рабочих пальцев; f - коэффициент трени  скольжени  между наружными обоймами игольчатых подшипников и вкладышами шарнира. Игольчатые подшипники введены дл  уменьшени  вли ни  сил трени  в опоре на точность измерени , так как коэффицие.нт трени  f значительно меньше коэффициента трени  по вкладааиам 33(34) . При работе рулевого устройства т гача подвижное звено 2(серьга) вращаетс  и через неподвижно закрепленную в нем втулку 1, шпонки 10 и 11 вращает втулки 4 и 5, которые поворачивают шпонки 25 и 26, шпильку 12, вращающую через торсионные валики 19 и 20 и фигурные стаканы 21 и 22 наружные обоймы подшипников 8 и 9. Торсионные валики при этом нагружаютс  крут щим моментом . Величину этого момента измер ют по деформации кручени  торсионных валиков 19 и 20 с помощью тензодатчиков 32. Устройство позвол ет определ ть величину и характер усилий и моментов- трени  в цилиндрических шарнирах сцепных механизмов т гачей или др. транспортных машин. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  моментов. трени  скольжени  и радиальных уси