Устройство для измерения крутящего момента

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащее вал, упругий элемент, установленный соосно валу и выполненньй в виде двух фпанцеэ, соединенных упругими стержнями , которые установлены под заданным углом к оси упругого элемента, индуктивный преобразователь линейногоперемещения , включающий в себя статор с обмоткой и кольцевой ротор . установленный концентрично валу, к которому прикреплен один фланец упругого элемента, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния осевых сил, в него введена цилиндрическая прорезная пружина, при этом ротор индуктивного преобразователя . линейного перемещения выполнен в виде тонкостенной выпуклой оболочки из ферромагнитного материала, а другой фланец упругого элемента вьтолнен в виде кольца и прикреплен к одному торцу цилиндрической прорезной пружины, которая установлена внут (Л ри ротора индуктивного преобразователя линейного перемещения и соединена с ним по торцам, причем второй торец цилиндрической ррорезной пружины закреплен на валу.

союз советсних соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИН (19) (И), 511 G 01 L 3/10

OCVQAPCTBEHHblA HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3597347/18-10 (22) 24 ° 05.83 (46) 07.08.84. Бюл.929 (72) П.А.Удовидчик, Н.Т.Минченя

С.Д.Лавровский и Г.Ф.Камнев (71) Институт проблем надежности и долговечности машин AH Белорусской

CCP (53) 531.781.77:621.3.083.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

-501308, кл. 6 01 - 3/IO, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

lI 214159, кл. С 01 L 3/14, 1966 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащее вал, упругий элемент, установленный соосно валу и выполненный в виде двух фланцев, соединенных упругими стержнями, которые установлены под заданным углом к оси упругого элемента, индуктивный преобразователь линейногоперемещения, включающий в себя статор с обмоткой и кольцевой ротор

2 установленный концентрично валу, к которому прикреплен один фланец упруго- го элемента, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния осевых сил, в него введена цилиндрическая прорезная пружина, при этом ротор индуктивного преобразователя . линейного перемещения выполнен в виде тонкостенной выпуклой оболочки из ферромагнитного материала, а другой фпанец упругого элемента выполнен в виде кольца и прикреплен к одному торцу цилиндрической прорезной пружины, которая установлена внутри ротора индуктивного преобразователя линейного перемещения и соединена с ним по торцам, причем второй торец цилиндрической прорезной пружины закреплен на валу.

1107019

Изобретение относится, к силоиз= мерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу.

Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее вал, упругий элемент и индуктивный преобразователь линейного перемещения L 12

Недостатком известного устройства является низкая точность измере- 10 ния.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения крутящего момента, содержащее вал, упругий элемент, установленный соосно валу и выполненный в виде двух фланцев, соединенных упругими стержнями, которые установлены под заданным углом к оси упругого элемента, индуктивный преобразователь линейного перемещения, включающий в, себя статор с обмоткой и кольцевой ротор, установленный концентрично валу, к которому прикреплен один фланец упругого элемента g2 1.

Недостатком известного устройства является низкая точность вследствие зависимости показания от величины осевой силы, действующей на вал.

Целью изобретения является повьппение точности путем уменьшения влияния осевых сил..

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения крутя-З щего момента, содержащее вал, упругий элемент, установленный соосно валу и выполненный в виде двух фланцев, соединенных упругими стержнями, которые установлены под заданным 40 углом к оси упругого элемента, индуктивный преобразователь линейного перемещения, включающий в себя статор с обмоткой и кольцевой ротор, установленный кояцентрично валу, к кото- 4 рому прикреплен один фланец упругого элемента, введена цилиндрическая прорезная пружина, при этом ротор индуктивного преобразователя линейного перемещения выполнен в виде тонкостенной выпуклой оболочки из ферромагнитного материала, а другой фланец упругого элемента выполнен в виде кольца и прикреплен к одному торцу цилиндрической прорезной пру- 55

° жины, которая установлена внутри ротора индуктивного преобразователя линейного перемещения и соединена с ним по торцам, причем второй торец цилиндрической прорезной пружины закреплен на валу.

На чертеже показано устройство, общий вид.

Устройство для измерения крутящего момента содержит упругий вал

1, упругий элемент 2, цилиндрическую прорезную пружину 3, кольцевой фланец

4, ротор 5 и статор 6 индуктивного преобразователя линейного перемещения, мостовую схему 7, усилитель 8, амплитудный детектор 9 и регистрирующий прибор 10.

Упругий элемент 2 выполнен в виде двух кольцевых фланцев 11 и 12, соединенных упругими стержнями 13, расположенными по прямолинейным образующим однополостного гиперболоида вращения.

Ротор 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения выполнен в виде кольцевой тонкостенной выпуклой оболочки из ферромагнитного материала. Толщина оболочки равна 0,2 — 0,5 мм, а размеры ее радиального сечения имеют следующие соотношения

4/р, =О, 05-0, 15, где h — высота сегмента дуги, образующей оболочку,  — длина хорды сегмента дуги, образующей оболочку.

Осевая жесткость ротора 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения составляет 0,05-0,15 осе" вой жесткости цилиндрической прорезной пружины 3.

При этом упругий элемент 2 одним своим кольцевым фланцем 11 прикреплен к упругому валу 1, а вторым своим кольцевым фланцем 12 прикреплен к одному концу цилиндрической прорезной пружины 3, второй конец которой через кольцевой фланец 4 прикреплен к упругому валу 1. Ротор 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения установлен на цилиндрическую прорезную пружину 3 и соеди.— нен с ней концами.

Обмотка статора 6 индуктивного преобразователя линейного перемещения через исследовательную цепочку, состоящую из мостовой схемы 7, усилителя

8 и амплитудного детектора 9, подключена к регистрирующему прибору 10.

1107019

Устройство для измерения крутящего момента работает следующим образом.

При отсутствии крутящего момента на упругом валу 1 производится балансировка мостовой схемы 8, а регистрирующий прибор 10 настраивается на

tl II нулевое положение. При нагружении упругого вала 1 крутящим моментом происходит относительное угловое смещение плоскостей крепления кольце-.

10 вых фланцев 4 и 11 к упругому валу 1 базовой длины L

Так как цилиндрическая прорезная пружина 3 обладает значительной кру" тильной жесткостью и соединена последовательно с упругими элементами

2, обладающими малой крутильной жесткостью, .то носледний закручивается на угол, равный углу закрутки упругог го вала 1 на базовой длине 1 между кольцевыми фланцами 4 и 11. При этом изменяется осевой размер Н между кольцевыми фпанцами 11 и 12 упругого элемента 2 и вследствие этого иэме25 няется длина цилиндрической прорезной пружины 3 и осевой размер В ротора

5 индуктивного преобразователя линейного перемещения. Происходит соответствующее изменение диаметра Д ротора 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения, которое преобразуется статором 6 преобразователя линейного перемещения в элект. рический сигнал, пропорциональный измеряемому моменту на упругом валу 1. З5

Соотношение размеров ротора индуктивного преобразователя линейного перемещения обеспечивает передаточное отношение, значительно превосходящее единицу, которое может быть рассчитано для конкретных геометрических размеров по известным формулам. Последовательное соединение упругого элемента 2 и цилиндрической прорезной пружины 3 обеспечивает ! преобразование угла закручивания упругого вала 1 на базовом участке L в осевую деформацию ротора 5 индуктив ного преобразователя линейного перемещения без потери величины сигнала и- без зоны нечувствительности, так. как укаэанная система находится в состоянии предварительной закрутки.

При этом индуктивный преобразователь линейного перемещения обладает высокой чувствительностью и реагирует только на изменение диаметра Д и не реагирует на изгибные колебания упругого вала 1, что способствует повышению точности измерений.

Вследствие того, что в предлагаемом устройстве осевая сила, действующая на упругий вал 1, практически не сказывается на величине осевой деформации упругого элемента 2, повышается точность измерения.

Применение изобретения;позволит повысить точность измерения крутящего момента путем уменьшения влияния осевой силы.

1107019

Составитель А.Амаханов

Редактор В. Иванова Техред А.Кикемезей Корректор Л.Пилипенко

Подписное

Заказ 5748/29 Тираж 823

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4