Вимірювач крутного моменту

Вимірювач крутного моменту відноситься до галузі машинобудування, і зокрема, може бути використаний в машинах і агрегатах для вимірювання крутного моменту і формування регулюючого сигналу за навантаженням в системах автоматичного регулювання частоти обертання робочих органів, поступальної швидкості руху і т.п., з метою підтримання настроювального режиму їх роботи в умовах перемінних навантажень. Відомий, найбільш близький за технічною суттю, пристрій у вигляді запобіжної самокерованої зчіпної муфти, що роз'єднує один вал від другого при певному граничному обертовому моменті. У ній ведуча ланка з'єднана з ведучими фрикційними дисками пружинною кручення, а ведена ланка безпосередньо - з веденими фрикційними дисками з можливістю взаємодіяти між собою за допомогою натискних пружин. При перенавантаженнях ведуча ланка діє на проміжну ланку і на стержні, розміщені по окружній поверхні під певним кутом до твірної. Стержні переміщують штовхачі в осьовому напрямку, які стискають пружини, забезпечуючи фрикційним дискам ведучої і веденої ланок вільне обертання. Однак, незважаючи на високу точність роз'єднання дисків ведучої і веденої ланок, пристрій складний за конструкцією, може генерувати коливальний режим роботи через відсутність гасника високочастотних коливань, не має знімача регулюючого сигналу за навантаженням, тому не може бути використаний в системах автоматичного регулювання або керування [див. кн. Крайнев А.Ф. Словарь - справочник по механизмам. - 2-е изд. перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1987. - С.322-323, рис. е]. Таким чином, відомий пристрій складний за конструкцією, має низькі якості формування сигналів, а також обмежені функціональні можливості і область застосування. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу спростити конструкцію, покращити якість формування сигналів за навантаженням, а також розширити функціональні можливості і область застосування пристрою. Для розв'язання даної задачі відповідно до корисної моделі, суттєвими ознаками є те у відомому пристрої ведуча і ведена ланка виконана у вигляді рухомої і нерухомої півмуфт, з'єднаних між собою тягами регульованої довжини за допомогою шарнірів. А для гасіння високочастотних коливань, якими насичений силовий привод, додатково установлений гідравлічний демпфер, поршень зі штоком якого розміщений в отворі вала, на якому посаджена рухома півмуфта, при цьому маточина рухомої півмуфти з'єднується зі штоком поршня планкою, що проходить крізь поздовжній паз вала. Для знімання сигналів крутного моменту додатково установлений знімач, виконаний у вигляді необертаючої підпружиненої обоймиці, зв'язаної одним торцем через упорний підшипник - з рухомою півмуфтою, а шарнірно діаметральною віссю - з нижнім кінцем вилки, середня частина якої з'єднана з нерухомою опорою, а верхня частина - з виходом вимірювача. Таке технічне рішення, за рахунок вилучення проміжної ланки, спростить конструкцію, а встановлення гідравлічного демпфера і знімача сигналів крутного моменту - покращить якість формування сигналів і розширить функціональні можливості та область застосування вимірювача. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованого вимірювача крутного моменту в розрізі. Вимірювач крутного моменту містить, жорстко посаджену на ведучий вал 1, півмуфту 2, а на ведений вал 3 рухому півмуфту 4, з'єднаних між собою рівномірно розміщеними по кругу, принаймні двома, регульованої довжини, тягами 5 за допомогою шарнірів. З одного боку рухома півмуфта 4 притискається зрівноважувальною пружиною 6, установленою одним торцем в сідлі 7, переміщення якого регулюється гайкою 8 вздовж осі веденого вала 3, а другим торцем - в сідлі 9. З протилежного боку рухома півмуфта 4 через насаджений на її маточину упорний підшипник 10, обіймицю 11, що не обертається, утримується пружиною 12. За допомогою діаметрально розміщених осей обіймиця 11 шарнірами 13 з'єднана з нижнім кінцем вилки 14 знімача сигналів крутного моменту 15, середня частина якої з'єднана з нерухомою опорою 16, а верхня частина - з виходом вимірювача крутного моменту 17. У веденому валу 3 виконана осьова порожнина, в якій установлений поршень 18 зі штоком гідравлічного демпфера для гасіння високочастотних коливань. Шток поршня 18 планкою 19, що проходить крізь поздовжній паз вала 3, з'єднується з маточиною рухомої півмуфти 4. Перепуск робочої рідини із однієї порожнини в другу гідравлічного демпфера здійснюється через отвори в поршню 18. Герметичність рухомих з'єднань забезпечується ущільненнями 20, 21 установленими в гайці 22 гідравлічного демпфера. Від осевого зміщення півмуфта 2 фіксується гайкою 23. Вимірювач крутного моменту працює наступним чином. Коли момент опору на веденому валу (споживача) 3 збільшиться в порівнянні з крутним моментом на ведучому валу 1, рухома півмуфта 4, завдяки шарнірному приєднанню тяг, одержить кутове зміщення відносно нерухомої півмуфти 2. В результаті відстань між ними зменшиться і рухома півмуфта 4 переміститься, стискуючи при цьому пружину 6, і перемістить шток з поршнем 18 гідравлічного демпфера. Разом з півмуфтою 4 і упорним підшипником 10 переміститься підпружинена обіймиця 11 і вилка 14 знімача сигналів крутного моменту 15. Таке переміщення буде доти, поки зусилля жорсткості пружини 6 не стане рівним силі натягування тяг 5, що буде відповідати рівності крутного моменту на ведучому 1 і веденому 3 валах. Динамічні удари і поштовхи, спричинені різким змінюванням моменту опору на веденому валу 3, будуть гаситися податливістю рухомої півмуфти 4 і гідравлічним демпфіруванням, перетікаючої через отвори у поршні 18, робочої рідини із однієї порожнини гідравлічного демпфера в другу. При зменшенні моменту опору на веденому валу 3 сила натягування тяг 5 також зменшиться і під дією сили жорсткості пружини 6 півмуфта 4 віддалиться від півмуфти 2, переміщуючи при цьому через упорний підшипник 10 обіймицю 11 і нижній кінець вилки 14. Від цього переміщення верхня частина вилки 14, а разом з нею вихідна частина вимірювача теж переміститься і установиться на відстані пропорційній величині крутного моменту, який передається від ведучого 1 до веденого вала 3. При рівності моментів на ведучому і веденому валах півмуфти 2, 4 будуть в стані рівноваги, забезпечуючи на виході 17 вимірювача сформований стабільний сигнал пропорційний величині крутного моменту. Використання запропонованого вимірювача крутного моменту, у порівнянні з відомими, дасть можливість: - спростити конструкцію за рахунок вилучення проміжної ланки; - підвищити якість формування вихідних сигналів гідравлічним демпфіруванням поштовхів і ударів, які проходять через вимірювач крутного моменту; - розширити функціональні можливості і область застосування, використовуючи сформований сигнал величини крутного моменту в силовому приводі для покажчика перенавантаження, роботи систем автоматичного регулювання технологічних процесів тощо.