专利名称：牙嵌式电子扭矩传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及扭矩传感器，特别涉及一种牙嵌式电子扭矩传感器，用于石油钻 井、修井设备的转盘扭矩实时监测。
背景技术：
在石油钻采领域，许多大、中型钻、修井设备通常都是需连续运转的关键设备。由 于井下地质情况十分复杂，在钻、修井过程中，转盘传递的扭矩大，正、反转平凡，钻杆受冲 击强烈，钻进的深度越深，钻杆被卡的几率越大，扭矩的变化也越大。一旦发生卡钻现象，将 会发生设备或人身事故。所以，实时监测转盘扭矩十分重要，可以做到实时调控，动态管理， 合理使用动力和设备，预防事故，提高钻、修井的工作效率。扭矩传感器便是转盘扭矩实时监测的重要设备。目前国内在该领域使用的扭矩传 感器主要包括万向轴扭矩传感器，张力液压传感器。万向轴扭矩传感器，是将连接在转盘前端的万向轴特制成扭矩传感器，既传递动 力，又测量扭矩，其结构是采用应变片电桥，缺点是制造繁琐，标定困难，应变片电桥随万向 轴一起转动，容易损坏。张力液压传感器，只适用于链条传动的钻机，通过测量传动链条的张力来间接测 出转盘的扭矩，其缺点是安装要求比较高，使用范围比较窄，测量精度比较低。一种直感式扭矩传感器，也通过一对端面斜齿产生轴向力，轴向力作用在环形油 缸上，使环形油缸内的液压油产生压力，由压力敏感元件感知压力并转换成扭矩，由于使用 了环形油缸，其缺点也比较明显首先是需要一定的预压力，其次是液压油受温度影响比较 大，第三是用于环形油缸密封的两个0形圈承受压力比较高，容易损坏，经常需要更换。
发明内容本实用新型的目的为了克服上述现有技术存在的问题和缺陷，提供一种适用于石 油钻井、修井设备的转盘扭矩实时监测的牙嵌式电子扭矩传感器，该传感器直接感知转盘 扭矩，不论正转还是反转，测量值真实、准确、精度高，使用寿命长，维护简单。本实用新型的技术方案为牙嵌式电子扭矩传感器，包括斜齿牙嵌离合器、左端盖6、推力球轴承10、密封座 11、圆锥滚子轴承12、传动轴14、载荷传感器16、圆柱滚子轴承19、机壳17，其特征在于所 述的牙嵌式电子扭矩传感器具有一对端面斜齿盘(1，9)，且端面斜齿盘1与传动轴做成一 体的结构，另一端面斜齿盘9与传动轴14为花键配合且在受力时相互之间有轴向滑动，斜 齿盘9最终支撑在载荷传感器16上；机壳17固定在相应的工作台上，斜齿牙嵌离合器、左 端盖6、推力球轴承10、密封座11、圆锥滚子轴承12、传动轴14、载荷传感器16、圆柱滚子轴 承19分别安装在机壳17内，机壳17两端连接法兰或其他零件用于动力的输入与输出；斜 齿牙嵌离合器的端面斜齿盘1径向由圆柱滚子轴承19支承，轴向由推力球轴承10支承在 固定于机壳17上的左端盖6上，传动轴14径向、轴向均由圆锥滚子轴承12支承，另一端面斜齿盘9径向由传动轴14支承，轴向由推力球轴承10支承在密封座11上，密封座11由圆 锥滚子轴承12支承；载荷传感器16为环形结构，通过螺栓15固定在机壳17上，载荷传感 器16内圈承载面承受沿轴向移动的斜齿盘所产生的轴向载荷。在机壳17上设有注油嘴8。在推力球轴承10、圆柱滚子轴承19之间安装一挡板18。在左端盖6上安装一个小端盖3。牙嵌式电子扭矩传感器，斜齿牙嵌离合器的一对端面斜齿盘，一个端面斜齿盘与 传动轴做成一体，另一个端面斜齿盘与传动轴采用花键连接，使该斜齿盘可以轴向移动，且 轴向移动的距离与传递的扭矩大小成正比，并将轴向分力传递给载荷传感器。本实用新型直接感知转盘扭矩，不论正转还是反转，测量值真实、准确、精度高，使 用寿命长，维护简单。
图1为固定的端面斜齿盘。图2为活动的端面斜齿盘及与其配合的传动轴示意图。图3为本实用新型中一对端面斜齿盘的啮合示意图。图4为载荷传感器示意图。图5为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
结合附图，通过本实用新型结构示意图说明具体实施方式
如图1-5所示，本实用新型包括斜齿牙嵌离合器、左端盖6、推力球轴承10、密封座 11、圆锥滚子轴承12、传动轴14、载荷传感器16、圆柱滚子轴承19、机壳17，其特征在于所 述的斜齿牙嵌离合器具有一对端面斜齿盘(1，9)，且端面斜齿盘1与传动轴14做成一体的 结构，另一端面斜齿盘9与传动轴14为花键配合且在受力时相互之间有轴向滑动，机壳17 固定在相应的工作台上，斜齿牙嵌离合器、推力球轴承10、密封座11、圆锥滚子轴承12、传 动轴14、圆柱滚子轴承19分别安装在机壳17内，密封座11、圆锥滚子轴承12之间形成油 封13，左端盖6通过六角头螺栓4、弹簧垫圈5、0形密封圈7安装在机壳17上，载荷传感 器16通过长六角头螺栓15安装在机壳17上，机壳17两端连接法兰或其他零件用于动力 的输入与输出；斜齿牙嵌离合器的端面斜齿盘1径向由圆柱滚子轴承19支承，轴向由推力 球轴承10支承在固定于机壳17上的左端盖6上，传动轴14径向、轴向均由圆锥滚子轴承 12支承，另一端面斜齿盘9径向由传动轴14支承，轴向由推力球轴承10支承在密封座11 上，密封座11由圆锥滚子轴承(12)支承，载荷传感器16为环形结构，通过螺栓(15)固定 在机壳17上，载荷传感器16内圈承载面承受沿轴向移动的斜齿盘所产生的轴向载荷；在机 壳17上设有注油嘴8 ；在推力球轴承10、圆柱滚子轴承19之间安装一挡板18 ；小端盖3通 过十字槽螺钉2安装在左端盖6上。传递动力时，斜齿牙嵌离合器的端面斜齿盘1和斜齿盘9之间产生轴向力，左端作 用在左端盖6，右端作用在载荷传感器16，由载荷传感器16感知轴向分力的大小，并转换成 扭矩，通过显示单元表达出来。
权利要求1.牙嵌式电子扭矩传感器，包括斜齿牙嵌离合器、左端盖(6)、推力球轴承(10)、密 封座(11)、圆锥滚子轴承(12)、传动轴(14)、载荷传感器(16)、圆柱滚子轴承(19)、机壳 (17)，其特征在于所述的牙嵌式电子扭矩传感器具有一对端面斜齿盘(1，9)，且端面斜齿 盘(1)与传动轴做成一体的结构，另一端面斜齿盘(9)与传动轴(14)为花键配合，相互之 间轴向能滑动，斜齿盘(9)最终支撑在载荷传感器(16)上；机壳(17)固定在相应的工作台 上，斜齿牙嵌离合器、左端盖(6)、推力球轴承(10)、密封座(11)、圆锥滚子轴承(12)、传动 轴(14)、载荷传感器(16)、圆柱滚子轴承(19)分别安装在机壳(17)内，机壳(17)两端连接 法兰或其他零件用于动力的输入与输出；斜齿牙嵌离合器的端面斜齿盘(1)径向由圆柱滚 子轴承(19)支承，轴向由推力球轴承(10)支承在固定于机壳(17)上的左端盖(6)上，传 动轴(14)径向、轴向均由圆锥滚子轴承(12)支承，另一端面斜齿盘(9)径向由传动轴(14) 支承，轴向由推力球轴承(10)支承在密封座(11)上，密封座(11)由圆锥滚子轴承(12)支 承；载荷传感器(16)为环形结构，通过螺栓(15)固定在机壳(17)上，内圈承载面承受沿轴 向移动的斜齿所产生的轴向载荷。
2.根据权利要求1所述的牙嵌式电子扭矩传感器，其特征在于在机壳(17)上设有注 油嘴(8)。
3.根据权利要求1所述的牙嵌式电子扭矩传感器，其特征在于在推力球轴承(10)、圆 柱滚子轴承(19)之间安装一挡板(18)。
4.根据权利要求1所述的牙嵌式电子扭矩传感器，其特征在于在左端盖(6)上安装 一个小端盖(3)。
专利摘要本实用新型涉及牙嵌式电子扭矩传感器，结构如下斜齿牙嵌离合器端面斜齿盘与传动轴做成一体，另一端面斜齿盘与传动轴为花键配合且有轴向滑动，机壳固定在工作台上，斜齿牙嵌离合器、左端盖、推力球轴承、密封座、圆锥滚子轴承、传动轴、载荷传感器、圆柱滚子轴承分别安装在机壳内，机壳两端用于动力的输入与输出；斜齿牙嵌离合器的端面斜齿盘径向由圆柱滚子轴承支承，轴向由推力球轴承支承在左端盖上，传动轴径向、轴向均由圆锥滚子轴承支承，另一端面斜齿盘径向由传动轴支承，轴向由推力球轴承支承在密封座上，密封座由圆锥滚子轴承支承，载荷传感器的内圈承载面承受轴向载荷。本实用新型直接感知转盘扭矩，不论正转还是反转，测量值真实、准确、精度高，使用寿命长，维护简单。
文档编号G01L3/00GK201788043SQ20102027337
公开日2011年4月6日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者任治兵, 唐启林, 高远峰 申请人:湖北江汉石油仪器仪表股份有限公司