RU2316741C1 - Device for measuring axial force acting on bearing - Google Patents

Abstract

FIELD: measuring technique.

SUBSTANCE: device comprises housing that receives the coils of the differential inductive pickup having the flexible members made of flat rings made of spring steel. The housing receives the bushing that locks the flat rings. The balls uniformly arranged over periphery in the separator are interposed between the outer race of the bearing and bushing and are mounted for permitting rotation.

EFFECT: enhanced sensitivity and precision.

1 dwg

Description

Изобретение относится к силоизмерительной технике, а именно для измерения осевой силы, действующей на подшипник, например несущий подшипник центробежного насоса.The invention relates to a force measuring technique, namely to measure the axial force acting on a bearing, for example, a bearing bearing of a centrifugal pump.

Известно устройство для прямого измерения осевой силы, действующей на подшипник (а.с. СССР № 176103, G01L 1/04, 1965 г.), которое содержит упругие элементы, удерживающие подшипник, и датчики, измеряющие эту силу. Данное устройство не позволяет получить высокую чувствительность и точность измерения.A device is known for direct measurement of the axial force acting on a bearing (AS USSR No. 176103, G01L 1/04, 1965), which contains elastic elements holding the bearing, and sensors measuring this force. This device does not allow to obtain high sensitivity and measurement accuracy.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является а.с. СССР № 372463, G01L 1/04, 1973 г. Известное устройство содержит упругие элементы, выполненные в виде балочек равного сопротивления, равномерно расположенных по окружности и удерживающих подшипник, и датчики, измеряющее изгиб этих балочек (тензодатчики).The closest technical solution, selected as a prototype, is A. with. USSR No. 372463, G01L 1/04, 1973. The known device contains elastic elements made in the form of beams of equal resistance, evenly spaced around the circumference and holding the bearing, and sensors that measure the bending of these beams (strain gauges).

Недостатками прототипа являются: сложность изготовления отдельных балочек с одинаковыми упругими свойствами; необходимость применения множества тензодатчиков для измерения изгиба каждой балочки и их согласование; наличие трения скольжения внешнего кольца подшипника о неподвижный корпус устройства.The disadvantages of the prototype are: the difficulty of manufacturing individual beams with the same elastic properties; the need to use multiple load cells to measure the bend of each beam and their coordination; the presence of sliding friction of the outer ring of the bearing on the stationary housing of the device.

Задачей изобретения является повышение чувствительности и точности измерения.The objective of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurement.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для измерения осевой силы, действующей на подшипник, содержащее измерительные датчики и упругие элементы, удерживающие подшипник, согласно изобретению содержит корпус с размещенными в нем катушками дифференциального индуктивного датчика, рабочими элементами которого являются упругие элементы, выполненные в виде плоских колец из пружинной стали.The object is achieved in that the device for measuring the axial force acting on the bearing, containing measuring sensors and elastic elements holding the bearing, according to the invention comprises a housing with coils of a differential inductive sensor located in it, the working elements of which are elastic elements made in the form of flat rings made of spring steel.

Устройство содержит втулку, расположенную в корпусе и фиксирующую плоские кольца.The device comprises a sleeve located in the housing and fixing the flat rings.

Между наружным кольцом подшипника и втулкой по окружности равномерно размещены удерживаемые сепаратором шарики, имеющие возможность вращения.Between the outer ring of the bearing and the bushing, balls held by the cage are evenly spaced around the circumference and rotatable.

На чертеже изображено устройство для измерения осевой силы, действующей на подшипник.The drawing shows a device for measuring axial force acting on a bearing.

Устройство содержит корпус 1 с кольцевым углублением под одну катушку 2 индуктивного датчика. В корпусе установлен упругий элемент в виде кольца 3, выполненный из листа пружинной стали. Толщина и ширина кольца выбраны с учетом предполагаемой величины осевой силы (с некоторым запасом). Упругий элемент прижимается к кольцевому выступу в корпусе 1 втулкой 4. Такая компоновка образует одну часть дифференциального индуктивного датчика. Вторая часть датчика состоит из кольца 5, однотипного кольцу 3, и вкладыша 6 с катушкой 7 индуктивного датчика. Ширина втулки 4 выбирается равной (или немного меньше) ширине установленного подшипника 8. Втулка 4 выполнена закаленной из сплава подшипниковой стали. Подшипник, закрепленный неподвижно на оси 9 гайкой 10, имеет возможность перемещения на свободно вращающихся шариках 11, установленных между наружным кольцом подшипника 8 и втулкой 4. Шарики равномерно расположены по окружности и удерживаются сепаратором 12. Внешнее кольцо подшипника 8 зажато между кольцами 3 и 5. Все детали затягиваются в корпусе гайкой 13. Для соединения катушек в полумостовую (или мостовую) измерительную схему в корпусе 1 и во вкладыше 6 выполнены отверстия (не показаны), через которые прокладывают соединительные провода. Сами катушки герметизируются.The device comprises a housing 1 with an annular recess under one coil 2 of the inductive sensor. An elastic element in the form of a ring 3 made of a sheet of spring steel is installed in the housing. The thickness and width of the ring are selected taking into account the estimated value of the axial force (with some margin). The elastic element is pressed against the annular protrusion in the housing 1 by the sleeve 4. This arrangement forms one part of the differential inductive sensor. The second part of the sensor consists of a ring 5, the same type of ring 3, and a liner 6 with a coil 7 of an inductive sensor. The width of the sleeve 4 is chosen equal to (or slightly less) the width of the installed bearing 8. The sleeve 4 is made of hardened bearing steel alloy. The bearing, fixed fixed on the axis 9 by the nut 10, has the ability to move on freely rotating balls 11 installed between the outer ring of the bearing 8 and the sleeve 4. The balls are evenly spaced around the circumference and held by a cage 12. The outer ring of the bearing 8 is sandwiched between rings 3 and 5. All parts are tightened in the housing with nut 13. To connect the coils to the half-bridge (or bridge) measuring circuit in the housing 1 and in the insert 6, holes (not shown) are made through which the connecting wires are laid. The coils themselves are sealed.

Корпус устройства устанавливается в подшипниковый узел, например, центробежного насоса 14.The housing of the device is installed in a bearing assembly, for example, a centrifugal pump 14.

Устройство работает следующим образом. При воздействии осевой силы на подшипник 8 происходит изгиб колец 3 и 5, что приводит к изменению зазоров между катушками 2, 7 и кольцами. От изменения величины этих зазоров меняется индуктивность катушек, что регистрируется измерительной схемой (21 не показана).The device operates as follows. When the axial force acts on the bearing 8, the rings 3 and 5 bend, which leads to a change in the gaps between the coils 2, 7 and the rings. The change in the magnitude of these gaps changes the inductance of the coils, which is recorded by a measuring circuit (21 not shown).

Конструкция устройства для измерения осевой силы, действующей на подшипник, позволяет упростить изготовление упругих элементов; облегчить настройку и согласование датчика с измерительной схемой; исключить трение подшипника о корпус. Исключение трения подшипника о корпус позволяет повысить чувствительность и точность измерения за счет уменьшения влияния нестабильной силы сопротивления перемещению при воздействии осевой силы.The design of the device for measuring the axial force acting on the bearing, allows to simplify the manufacture of elastic elements; facilitate the adjustment and coordination of the sensor with the measuring circuit; eliminate friction of the bearing on the housing. The exclusion of friction of the bearing against the housing allows to increase the sensitivity and accuracy of the measurement by reducing the influence of the unstable force of resistance to movement under the influence of axial force.

Конструкция предложенного устройства позволяет контролировать изменение осевой силы не только на испытательном стенде, но и в реальных условиях работы.The design of the proposed device allows you to control the change in axial force not only on the test bench, but also in real working conditions.

Claims (1)

Устройство для измерения осевой силы, действующей на подшипник, содержащее измерительные датчики и упругие элементы, удерживающие подшипник, отличающееся тем, что содержит корпус с размещенными в нем катушками дифференциального индуктивного датчика, рабочими элементами которого являются упругие элементы, выполненные в виде плоских колец из пружинной стали, которые фиксируются втулкой, расположенной в корпусе, при этом между наружным кольцом подшипника и втулкой по окружности равномерно размещены удерживаемые сепаратором шарики, имеющие возможность вращения.A device for measuring the axial force acting on a bearing, comprising measuring sensors and elastic elements holding the bearing, characterized in that it contains a housing with coils of a differential inductive sensor placed in it, the working elements of which are elastic elements made in the form of flat rings made of spring steel which are fixed by a sleeve located in the housing, while between the outer ring of the bearing and the sleeve, balls held by the separator are uniformly placed around the circumference, having Suitable rotatable.