Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУ СЬ(71) Заявитель Могилевский машиностроительный институт (ВУ)(73) Патентообладатель Могилевский машиностроительный институт (ВЧ)Преобразователь крутящего момента, содержащий корпус, торсионный вал, связанный с установленными в подшипниках полумуфтами, неподвижно закрепленные на полумуфтах диски с радиальными прорезями, фотодатчики,блок питания фотодатчиков и электрическую схему преобразования сигналов, включающую сумматор импульсов, выполненный на двух резисторах, диодный выпрямитель и сглаживающий конденсатор, отличающийся тем, что торсионный вал выполнен в виде центрального стержняда котором концентрично относительно последнего и одна относительно другой установлены тонкостенные гильзы, причем на одном конце центральный стержень и гильзы жестко соединены между собой, а на втором- связаны с возможностью ограниченного поворота друг относительно друга.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на промышленных установках, Испытательных стендах. а также при исследовании различных конструкций и ьтеханнзмов для измерения крутящего момента.Известны различные преобразователи крутящего момента тензорезисторные, индуктивНЫС. МЛГНИТОУПРУГИЕ, струнные, пьезоэлектри ческие и другие 1. Все такие преобразователи содержат торсионный вал, диаметр которого и длина выбираются в зависимости от величины измеряемого момента. Недостаток преобразователей, содержащих торсионный вал, общий для всех их типов и конструктивных исполнений- невозможно измерять моменты в широких пределах. Для каждого конкретного диапазона измеряемых моментовиспользуется свой преобразователь. Преобразователи для измерения большого момента маЛО ЧУВСТВИТВЛЬНЫ К МЦПЯМ МОМВНТЗМ И дают при малых моментах большие погрешности.Кроме того, преобразователи крутящего момента часто подвергаются разрушающей перегрузке, так как при измерениях могут возникать крутильные колебания, при которых мгновенные значения крутящего момента мотут многократно превышать его среднее значение.В этой связи при проведении исследований часто используют преобразователи крутящего момента, рассчитанные на большие моменты. Точность Измерения малых моментов при этом мала.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому преобразователю крутящего момента является преобразователь, схема которого и принцип работы приведены в обзорной информации 2 .Такой преобразователь выполнен в виде торсионного вала, на концах которого закреплены диски с прорезями, входящие в щелевые проемы бесконтактных переключателей или фотодатчиков.При вращении торсионного вала ДИСКИ Перемещаются в проемах бесконтактных переключателей или фотодатчиков, в результате чего на их выходах формируются прямоугольные импульсы одинаковой высоты и длительности. Эти импульсы поступают на сумматор,выполненный на двух резисторах, в противофазе. В результате суммирования, если момент на валу отсутствует, на выходе сумматора сигпала не возникает.С появлением момента на валу возникает фазовое смешение импульсов, и на выходе сумматора появляются результирующие сигналы в виде последовательности разнонаправленных импульсов, длительность которых пропорциональна крутящему моменту. После выпрямления и сглаживания эти импульсы преобразуются в постоянный сигнал датчика,пропорциональный моменту.Недостаток такого преобразователя тот же узкий диапазон крутящих моментов. Для изе мерения моментов в широком диапазоне необходимо использовать несколько различных преобразователей.Таким образом, возникает задача расширения диапазона измеряемых моментов для одного и того же преобразователя и повышения Чувствительности преобразователя в области малых значений измеряемых моментов.В основу изобретения положено решение задачи, позволяющей расширить диапазон измеряемых моментов одним и тем же преобразователем при одновременном повыше 10Нин чувствительности преобразователя в области малых значений измеряемых моментов.Сущность изобретения состоит в том, что торсионный вал выполнен в виде центрального стержня, на котором концентрично относительно последнего и одна относительно другой установлены тонкостенные гильзы, причем на одном конце центральный стержень и гильзы Жестко соединены между собой, а на втором связаны с возможностью ограниченного поворота друг относительно друга.На фиг. 1 представлен общий вид преобразователя крутящего момента.На фиг. 4 - поперечный разрез А-А торсионного вала на фиг.1.Преобразователь крутящего момента (фиг.1) содержит корпус 1, торсионный вал 2, связанный штифтами 3 с установленными в подшипниках 4 полумуфтами 5 и б, неподвижно закрепленные на полумуфтах диски 7 с радиальными прорезями, фотодатчики 8, блок питания 9 фотодатчиков (фиг. 2) и электрическую схему преобразования сигналов, включающую сумматор 10 импульсов, выполненный на двух резисторах 11 и 12,диодный выпрямитель 13, выполненный по мостовой схеме, и сглаживающий конденсатор 14.При вращении торсионного вала вращаются диски 7 с радиальными прорезями, размешенные в проемах фотодатчиков 8. В результате фотодатчики 8 формируют последовательности прямоугольных импульсов, которые поступают На сумматор, состоящий из резисторов 11 И 12(фиг.2). Импульсы на сумматор подаются в противофазе. И если крутящий момент на торсионном валу отсутствует, то эти импульсы на сумматоре полностью компенсируют друг друга (фИг.3,а), И на выходе сумматора результирующего сигнала нет.С появлением крутящего момента импульсы,генерируемые фотодатчиками, получают фазовое смещение в связи с закручиванием торсионного вала и относительным угловым смещением дисков с радиальными прорезями. Импульсы с фазовым смещением показаны на фиг.3,б.На сумматоре эти импульсы вычитаются и на его выходе появляется последовательность разнонаправленных импульсов (фиг. 3,в) которая выпрямителем 13 преобразуется в последовательность однонаправленных импульсов (фиг. 3, г).После сглаживания конденсатором 14 нмпульсный процесс превращается в постоянное Напряжение (фиг. З, д). Это напряжение пропорционально ширине результирующих импульсов, то есть величине момента на торсионном валу.Для того, чтобы расширить диапазон измеряемых моментов одним и тем же преобразователем и обеспечить повышение его чувствительности в области малых значений измеряемых моментов, торсионный вал 2 (см. фиг. 1) выполнен в виде центрального стержня, на котором установлены тонкостенные гильзы, охватывающие одна другую и центральный стержень. На одном конце центральный стержень и гильзы жестко соединены между собой, а на втором связаны с возможностью ограниченного поворота друг относительно друга (см. фиг. 4).Работает преобразователь момента следующим образом.При наличии малого крутящего момента полумуфта 5 (фиг. 1), поворачиваясь по стрелке А (фиг. 4), вызывает при помощи штифта 3 закручивание центрального стрежня 15. Угол закручивания стержня 15 определяет фазовый сдвиг импульсов, который пропорционален крутящему моменту. Схемой преобразования сигналов (фигд) фазовый сдвиг импульсов,или угол закручивания торсионного вала, преобразуется в постоянный сигнал преобразователя, пропорциональный измеряемому моменту (фиг. 3,11).В гильзах 16, 17 и 18, также составляющих сборный торсионный вал, выполнены вырезы в окружном направлении на углы (т, (т. И (рз соответственно, причем ф 1 фжфз. Поэтому при повороте штифта 3 и закручивания стер 10жня 15 на угол, меньший (рд закручивания гильз не происходит. После того, как штифт 3 повернулся на угол 901, он начинает воздействовать на гильзу 16, вызывая ее закручивание. После поворота штифта на угол т происходит закручивание еще и гильзы 17, а после поворота на угол 903 добавляется закручивание гильзы 18.Таким образом, вначале, при измерении малых моментов работает только центральный стержень 15, при возрастании моментов в работу поочередно вступают гильзы 16, 17 и 18.Углы закручивания торсионного вала преобразуются в электрические сигналы преобразователя. Они регистрируются, и по их значениям определяются соответствующие ВВличины измеряемых моментов.Здесь же попутно решается И другая задача- возможность измерения крутящих моментов при любом (правом и левом) вращении вала.В положении преобразователя, представленном на фиг. 1, измерение момента осуществляется при левом вращении полумуфты 5,если смотреть по оси преобразователя со стороны этой полумуфты, т.е. при вращении по стрелке А (фиг. 4). Для того, чтобы измерять моменты при правом вращении полумуфты 5,преобразователь надо повернуть таким образом, чтобы полумуфта 5 оказалась слева, а полумуфта 6 - справа. Это достигается только в том случае, если на одном конце центральный стержень и гильзы жестко соединены между собой, а на втором - связаны с возможностью ограниченного поворота друг относительно друга.Государственное патентное ведомство Республики Беларусь.

МПК / Метки

МПК: G01L 3/10

Метки: момента, преобразователь, крутящего

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-1383-preobrazovatel-krutyashhego-momenta.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Преобразователь крутящего момента</a>

Похожие патенты