Система вимірювання і обліку виконуваної роботи двигуном мобільно-енергетичного засобу

Реферат: UA 67899 U UA 67899 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технічних засобів вимірювання, контролю і обліку механічної роботи, виконуваної мобільно-енергетичним засобом (МЕЗ) і може бути використана на будьяких МЕЗ, а також в тих випадках, в яких застосування електричного типу систем неможливе через відсутність джерела струму необхідної якості або економічно не виправдано. Відомий пристрій для вимірювання і обліку роботи містить фрикційний безступеневий інтегратор, і спряжений обертаючим, притисненим пружиною диском, з'єднаним з валом штатного відцентрового регулятора, і циліндричним роликом, зв'язаним з рейкою паливного насоса високого тиску (ПНВТ) дизельного двигуна (дизеля), при чому ролик установлений на осі таким чином, що здійснює відносно неї зворотно-поступальний рух і одночасно з нею обертається, а вісь зв'язана з лічильником роботи (див. Республиканский тематическитехнический сборник "Механизация и электрификация сельского хозяйства". - К.: Урожай, 1969, вып. 9 - С. 121, рис 1). Однак, недоліком відомого пристрою є низька надійність і довговічність фрикційного з'єднання, спричинені тертям, ковзанням в кінематичній парі циліндричний ролик-диск, що знижує точність вимірювання. Крім цього опосередковане вимірювання крутного моменту дизеля, за положенням рейки ПНВТ, обумовлює неточність, викликану появою фіктивного крутячого моменту, при змінюванні швидкості переміщення плунжера в гільзі залежно від частоти обертання його кулачкового валу. Все це знижує надійність, довговічність і точність відомого пристрою. Отже, відомий пристрій має низьку надійність, довговічність і точність вимірювання. Тому, з метою підвищення надійності, довговічності і точності пристрою пропонується удосконалена система, суттєві ознаки удосконалення якої полягають в тому, що тертя ковзання кінематичної пари ролик-диск замінюється на тертя кочення ролика по диску, зменшуючи цим знос фрикційного зчеплення, а крутний момент дизеля вимірюється прямим способом. Для цього в запропонованій системі замінено вимірювач крутного моменту непрямої дії у вигляді рейки ПНВТ на вимірювач прямої дії у вигляді моментної муфти, а у фрикційному зачепленні ролик-диск замінено плоский ролик на сферичний. В запропонованій системі ведучий і ведений вали вимірювача крутного моменту розміщені співвісно з установленими на них ведучими і веденими півмуфтами, жорстко з'єднаними між собою, причому ведуча півмуфта з ведучим валом з'єднана через поздовжню, а ведена півмуфта на веденому валу - через гвинтову шарикові пари і додатково установлений гідравлічний демпфер гасіння високочастотних коливань, поршень з перепускними отворами і штоком якого розміщений у веденій півмуфті, а шток зв'язаний з ведучим валом. При цьому ведена півмуфта через упорний підшипник взаємодіє з одним торцем пружини, другий торець якої впирається в рухому опору, установлену на веденому валу, а механізм зйому і передачі сигналу з'єднаний з ведучою півмуфтою. В системі підпружинений диск інтегратора фрикційно зв'язаний із сферичним роликом, виконаним зрізаним з двох боків конусними протилежно розміщеними виїмками, а в центрі сферичного ролика виконаний сферичний отвір, з'єднуючий виїмки, в якому розміщена сферична вісь, зв'язана з механізмом переміщення ролика у вигляді тяги, виконаної у вигляді двох півосей із додатково установленою зубчастою передачею, одне з коліс якої жорстко з'єднано з лічильником, а друге - вільно посаджено на тягу з обмеженим вздовж осі ходом і впирається виїмкою, виконаною з одного боку, на нерухомий упор і жорстко зв'язане з фланцем, а також установлені дві жорсткі телескопічні тяги із зворотними пружинами і регульованими гайками, виконані у вигляді двох півтяг, одні кінці яких шарнірно з'єднані із сферичним роликом і фланцем, а другі кінці півтяг - з торцями зворотних пружин, розміщених з другими кінцями одних півтяг усередині других кінців других півтяг, і зафіксовані регульованими гайками. Таке технічне рішення, за рахунок використання шарикових пар, гідравлічного демпфера і сферичного ролика, покращить якість формування сигналів за крутним моментом та інтегрування, що підвищить точність вимірювання роботи, надійність і довговічність, а також область застосування запропонованої системи. На представленому кресленні схематично показано: на фіг. 1 - загальний вигляд запропонованої системи вимірювання і обліку роботи мобільно-енергетичного засобу в розрізі, а на фіг. 2 - поперечний переріз вимірювача по лінії А-А. В запропонованій системі вимірювач крутячого моменту містить півмуфту 1, механізм 2 для зйому і важіль 3 для передачі сигналу. Півмуфта 1 з'єднана з ведучим валом 4 через шарики 5, установлені в пазах шліців. В торець вала 4 загвинчений шток 6 поршня 7 з осевими отворами 8 гідравлічного демпфера. Від випадання шарики 5 утримуються кришкою 9, притисненою гайкою до торця вала 4. 1 UA 67899 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Півмуфта 1 болтами 10 жорстко з'єднана з півмуфтою 11. Для ущільнення з'єднань штока із взаємодіючими деталями використано гумове кільце 12, установлене в кришці 13. Півмуфта 11 з веденим валом 14 з'єднана шариковою гвинтовою парою 15. На другому кінці півмуфти 11 установлена одна обойма упорного підшипника 16, а друга - в напрямній 17 пружини 18, протилежний торець якої впирається в сідло 19 з можливістю переміщатися вздовж осі вала 14 за допомогою гайки 20. Важіль 3 вимірювача крутного момента з'єднаний з тягою 21 фрикційного інтегратора. Інтегратор містить корпус 22, з установленим в ньому з можливістю обертання диском 23, що знаходиться в постійному фрикційному зчепленні із сферичним роликом 24, зрізаним з двох боків конусними, протилежно розміщеними, заглибленнями, між якими в центрі ролика зроблений сферичний отвір, що з'єднує конусні заглиблення. В отвір і конусні заглиблення установлюється тяга 21 з одною обоймою 25 для шариків 26, які установлюються з другою обоймою 27 разом з тягою в центральний сферичний отвір ролика 24. Тяга 21 напрямних корпуса 22 установлюється таким чином, що центр сферичного ролика переміщується паралельно площині обертання диска 23. На тязі 21 між опорою і роликом вільно посаджене колесо 28 з обмеженим вздовж осі ходом, нерухомим упором 29, яке знаходиться в постійному зачепленні із зубчастим колесом 30, жорстко закріпленим на осі 31 лічильника 32. На зубчастому колесі 28 жорстко установлений фланець 33 з рівномірно розміщеними по периметру сферичними отворами, в яких установлені шарніри одних кінців жорстких півтяг 34, протилежні кінці яких мають наконечники з різьбою і гайками 35. На наконечниках установлені зворотні пружини 36 з сідлами 37 і гайками 35 таким чином, що одні торці пружин 36 впираються в сідла 37 і гайки 35, а їх протилежні торці - в сідла 38 і гайки 39. Гайки 39 установлені в торцях півтяг 40, протилежні кінці яких через сферичні шарніри з'єднані з роликом 24. В гайках 39 і сідлах 38 виконані осьові отвори, через які півтяги 34 проходять усередину півтяг 40 з утворенням телескопічних з'єднань. При цьому усередині півтяг 40, в зібраному вигляді на наконечниках півтяг 34, знаходяться зворотні пружини 36 з сідлами 37 і гайки 35. Змінювання довжини, зв'язаних між собою півтяг 34 і 40, а отже, забезпечення їх одинакової робочої величини, виконується регульованими гайками 39 шляхом загвинчування або вгвинчування їх з торців півтяг 40. Для запобігання ковзання ролика 24 відносно приводного диска 23 використана пружина 41, яка постійно притискає диск до ролика. Диск 23 обертається від вала 14 через зубчасту передачу 42 і редуктор 43. Працює запропонована система наступним чином. При обертанні ведучого вала 4, через великий момент опору, ведений вал 14 спочатку нерухомий. В результаті з'єднанні півмуфти 4, 11 починають на нього нагвинчуватися, стискаючи пружину 18 до тих пір, поки момент сили опору пружини не буде рівним або більшим від моменту на валу 14, після чого ведений вал 14 разом з півмуфтами почне обертатися. При цьому півмуфти 4, 11, після певного осьового зміщення, пропорційного величині крутного моменту, перемістять за собою механізм 2 зйому сигналу і важіль 3. Таким чином, переміщення важеля 3 буде пропорційне величині крутного моменту дизеля, який передається через вимірювач на тягу 21 інтегратора. Остання через обойми 25, 27 і шарики 26 буде утримувати ролик 24 на певній відстані від осі обертання приводного диска 23. Завдяки фрикційному зчепленню обертається ролик 24, який за допомогою кількох телескопічних тяг через фланець 33, зубчасті колеса 28, 30, а також вісь 31 обертає лічильник 32. Зміщення тяги 21, завдяки сферичному зв'язку, викликає переміщення ролика 24, який, перекочуючись по диску 23, змінює на ньому радіус бігової доріжки фрикційного зачеплення. При цьому радіус ролика 24, на всьому діапазоні змінювання радіуса диска 23, буде постійним. Це забезпечується паралельним площині диска 23 переміщенням тяги 21, а отже, вісі обертання ролика 24. Лічильник 32 обертається від ролика 24 через телескопічні тяги, які при його перекочуванні переміщуються відносно своїх півтяг 34, 40, завдяки стисканню зворотних пружин 16, і разом з ним і фланцем 33 обертається при постійному з'єднанні із зубчастою передачею при будь-якому положенні ролика 24. Гасіння високочастотних коливань, обумовлених перемінним моментом опору, особливостями роботи дизеля ті іншими причинами, буде забезпечуватися гальмуванням від гідравлічного опору робочої рідини, що перетікатиме при осьовому переміщенні півмуфти 11 із одної порожнини гідравлічного демпфера в другу через отвори 8 поршня 7. Таким чином, принцип дії запропонованої системи базується на інтегруванні двох незалежних сигналів: сигналу незалежної перемінної - кута повороту диска 23, що обертається від дизеля і обертання ролика 24 і другого сигналу - переміщення тяги 21 від перекочування 2 UA 67899 U 5 10 ролика 24 залежно від крутячого момента. При цьому кут повороту механізму лічильника 32, пропорційний інтегралу кута повороту диска 23, тому він в певному масштабі буде показувати роботу, яку виконує двигун МЕЗ протягом будь-якого періоду його експлуатації. Використання запропонованої системи вимірювання і обліку виконуваної роботи дизелем МЕЗ, у порівнянні з відомим пристроєм, підвищить її точність, надійність і довговічність за рахунок: заміни у фрикційній парі ролик-диск тертя ковзання на тертя кочення, шляхом використання замість плоского сферичного ролика; зменшення форсованого зносу тертьових поверхонь фрикційного зачеплення ролик-диск; фільтрації гідравлічним демпфуванням високочастотних коливань в сигналах крутячого момента, спричинених поштовхами та ударами, діючими на його вимірювач, що розширить область її застосування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 Система вимірювання і обліку роботи виконуваної двигуном мобільно-енергетичного засобу, що містить вимірювач крутного моменту у вигляді рейки паливного насоса високого тиску з валом, фрикційний інтегратор з диском і плоским роликом, з'єднаними з валом і рейкою, лічильник роботи, ведучий і ведений вали силової передачі, яка відрізняється тим, що ведучий і ведений вали розміщені співвісно з установленими на них ведучими і веденими півмуфтами, жорстко з'єднаними між собою, причому ведуча півмуфта з ведучим валом з'єднана через поздовжню, а ведена півмуфта на веденому валу - через гвинтову шарикові пари і додатково установлений гідравлічний демпфер гасіння високочастотних коливань, поршень з перепускними отворами і штоком якого розміщений у веденій півмуфті, а шток зв'язаний з ведучим валом, при цьому ведена півмуфта через упорний підшипник взаємодіє з одним торцем пружини, другий торець якої впирається в рухому опору, установлену на веденому валу, а механізм зйому і передачі сигналу з'єднаний з ведучою півмуфтою, причому підпружинений диск інтегратора фрикційно зв'язаний із сферичним роликом, виконаним зрізаним з двох боків конусними протилежно розміщеними виїмками, а в центрі сферичного ролика виконаний сферичний отвір, з'єднуючий виїмки, в якому розміщена сферична вісь, зв'язана з механізмом переміщення ролика у вигляді тяги, виконаної у вигляді двох півосей із додатково установленою зубчастою передачею, одне з коліс якої жорстко з'єднано з лічильником, а друге - вільно посаджено на тягу з обмеженим вздовж осі ходом і впирається виїмкою, виконаною з одного боку, на нерухомий упор і жорстко зв'язаний з фланцем, а також установлені дві жорсткі телескопічні тяги із зворотними пружинами і регульованими гайками, виконані у вигляді двох півтяг, одні кінці яких шарнірно з'єднані із сферичним роликом і фланцем, а другі кінці півтяг - з торцями зворотних пружин, розміщених з другими кінцями одних півтяг усередині других кінців других півтяг, і зафіксовані регульованими гайками. 3 UA 67899 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4