Устройство для измерения крутящего момента

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для мгновенного момента вращения при разработке и исследовании электрических машин и других силовых механизмов. Целью изобретения является повьшение точности и расширение частотного диапазона. Высокочастотное напряжение возбуждения от генератора 6, подаваемое на вход пьезотрансформатора, за счет обратного пьезоэффекта преобразуется в механические колебания резонансной частоты. Пьезотрансформаторы всех датчиков силы соединены между собой каскадно поэтому с выхода последнего датчика высокочастотное напряжение, несущее в себе информацию о 2тередаваемом моментоизмерительной муфтой моменте, через токосъемник 8 передается с вращающегося вала на вход выпрямителя 19, где получается обратная градуировочная характеристика. Преобразование обратной градуировочной характеристики в прямую напряжения подается на вход дифференциального усилителя 20, а с него - на индикатор 21. Диапазон измеряемых крутящих моментов может регулироваться за счет регул1фовки напряжения возбуждения на выходе высокочастотного генератора 6. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (g)) 4 G 01 1 3/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3993527/24-10 (22) 16.12.85 (46) 30, 10.88. Бюл. В 40 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) П.Ю.Каасик, А.JI.Äüÿêîíîâ, Е.С.Возная и О.Г.Хашеев (53) 531.781 (088.8) (56) Патент США И- 2007705, кл. 73-136, 1935.

Авторское свидетельство СССР

9 157540, кл. С 01 L 3/14, 1962. (S4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯШЕГО MONEHTA (57) Изобретение относится к силоиз-. мерительной технике и может быть использовано для мгновенного момента вращения при разработке и исследовании электрических машин и других силовых механизмов ° Целью изобретения, является повышение точности и расширение частотного диапазона. Высокочастотное напряжение возбуждения от генератора 6, подаваемое на вход пьеэотрансформатора, эа счет обратного пьезоэффекта преобразуется в механические колебания резонансной частоты.

Пьезотрансформаторы всех датчиков силы соединены между собой каскадно, поэтому с выхода последнего датчика высокочастотное напряжение, несущее в себе информацию о передаваемом моментоизмерительной муфтой моменте, через токосъемник 8 передается с вращающегося вала на вход выпрямителя

19, где получается обратная градуировочная характеристика. Преобразование обратной градуировочной характеристики в прямую напряжения подается на ф вход дифференциального усилителя 20, а е него — на нндннагор 2!. Днанааон Q) измеряемых крутящих моментов может регулироваться за счет регулировки напряжения возбуждения на выходе высокочастотного генератора 6. 1 s,ï. ф-лы, 5 ил.

) 4.34281

Изобретение относится к силоизме1 ительной техн и может быть использовано для измерения мгновенного

Момента вращения прн разработке и исследовании электрических мап,ин и других силовых механизмов„

Целью изобретения является повы= иение точности и расширение частотного диапазона. 0

На фиг.1 приведена структурная схема устройства на фиг.? — схема

1оментоизмерительной муфты, входящей в состав устройства„ на фиг.3 — - разрез А-А на фиг,2; на фиг.4 — схема 11 силоизмерительного датчика, входяще.го в состав устройства„ па фиг,5— графики градуировочных зависимостей.

Устройство для измерения крутящего момента содержит моментонзмерительную 20 муфту 1, которая состоит из двух соосно установленных кулачковых полумуфт 2 и 3 с равным количеством рав:номерно расположенных на Окружности

:кулачков (IIa фиг.2 и 3 показан вари; ант выполнения полумуфт с двумя ку лачками), датчиков 4 силы и винтов

5, высокочастотный генератор 6, регистратор 7 и токосъемник 8, механически связанный с полумуфтой 2, При 30 этом каждый датчик 4 силы (фиг.4} содержит силочувствительный элемент

,в виде пьезотрансформатора 9, корпус

10 и силовводящий элемент 11 с кони-= ческим наконечником, выполненные из диэлектрического материала, например текстолита, и контактные пластины

;12 - 14. При этом контактные пласти ны 12 и 13, являющиеся соответственно входом и выходом пьеэотрансjop»а тора, приклеены к основа. ю сиповводящего элемента 1": и к ним присоедипе--ны гибкие BbIBopbi 15 и «6 соответственно. Контактная пластина 14, явл::.. = ющаяся общей для пьезотрансформатоРа, прикреплена к днищу корпуса 10 и к ней присоединен гибкий вывод 17.

Возможен вариант исполнения сило= чувствительного элемента датчика 4 силы II виде пакета последовательно

-.Р соединенных иьезотрансфорьiGTopoòç. количество датчиков 4 силы Равно количеству кулачков на полумуфте 2., в которых на заданном расстоянии От оси полумуфты выполнечы гнезда (8

53 (фиг. 2 и 3), в котОрых жесткО закреп-". лены датчики 4 силы и поджаты силовводящимй элементами 11 к ..Оответствующим кулачкам полумуфты 3,При этом оси увствительности датчиков 4 силы ориентированы по касательной к окр жности концентричнои Оси полумуфт и

Силочувствительнь|е элеме:-. Ты (т. е, пьезотрансформаторы 9) всех датчиков

4 силы соедине Ibi между собой каскадно, т,е. в последовательную цепочку.

При этом к входу первого силочувствительного элемента в этой цепочке подключен высокочастотный генератор 6, а выход последнего в цепочке силочувствительного элемента через тог.осъемник 8 подключен к РегиГ тратору 7.

Последний может быть вьполнен в виде последовательно соединен Ых выпрямителя 19, дифференциального усып ""еля

20 и индикатора 21.

Высокочастотный генератор 6 может быть смонтирован на од,.ой из полумуфт 2 или 3,. причем питание его может Осуществляться как от автономноI О источника> установленногГ) Ii< полу муфтах 2 и 3., так и от общего через дополнительный токосъемник.

Устройство для измерения крутящего момента работает следующим образом.

Полумуфты 2 и 3 устанавливают на ьалы 22 и 23 испытуемых узлов (например, мпкродвигателя и Iiarpyçêè) . Бинтами 5 обеспечивают заданное предварительное повжатие датчиког, 4 силы.

Устанавливают на выходе высокочастотного генератора 6 напряжение возбуждения с -:астотой., Равной резонансной частоте пьезотрансйорматоров

Высокочастотное напряжел1п-"е возбут,дения подаваемое на вход пьезотрансформатора 9 за счет обратного пьезоэффекта преобр"зуется в механические колебания резонансной частоты. C вы :Ода пьезо pàiiñ.,iàI. Iýòot".. 9 посредством контактной пластинь1 ."3 снимается высокочасгогно. Иапряженп е генерируемое в пьезотрапсформаторе 9, вследствие прямого пьезоэффекта, Коэффи-циент трансформации пьезотрансформатора:Гчеет максимальное значение на в,--:онансных ча;.-готах и можg ; достигать нескольких тысяч, При этом величина коэффициента трансформации завиСИТ, КРОМЕ TOIГО, OT 8N O I IÕ - ЕСКИХ

Г ЧОй с», P (ВЕДЫ 1Я дстНО Г ТИ O i юИ лня, де,ствующего на пьезотрансформатор в направлении оси его поляризацпн

Поскольку пьезотрансформаторы 9 всех да".чиков силы соедине и..: между

1434281 где К вЂ” коэффициент усиления дифференциального усилителя, Б „ — опорное напряжение, численно равное напряжению на выходе выпрямителя 19, соответствующее усилию предварительного поджатия

Б „ — входное напряжение дифференциального усилителя 20, соответствующее значению текущего момента.

25 собой каскадно, то с выхода последнего датчика высокочастотное напряжение, несущее в себе информацию о передаваемом моментоизмерительной муф

5 той моменте, через токосъемник 8 передается с вращающегося вала на вход выпрямителя 19, где происходит выпрямление переменного напряжения и устранение переменной составляющей 1р с помощью фильтров. Зависимость выпрямленного и отфильтрованного выпрямителем выходного напряжения от приложенного усилия представляет собой обратную градуировочную характеристи- 15 ку (фиг.5а). Для преобразования обратной градуировочной характеристики в прямую (фиг.5б), соответствующую градуировке индикатора 21, напряжение подается на вход дифференциального усилителя 20, выходное напряжение которого определяется по закону

Диапазон измеряемых крутящих моментов может регулироваться за счет регулировки напряжения возбуждения на выходе высокочастотного генератора 6, при этом регулируется угол наклона обратной градуировочной характеристики (фиг.5в) .

Формула изобретения

1. Устройство для измерения крутящего момента, содержащее две соосно установленные осесимметричные кулачковые полумуфты, в кулачках одной из которых выполнены равноудаленные от оси полумуфты гнезда, в которых размещены датчики силы, поджатые силовводящими элементами к соответствующим кулачкам другой полумуфты, токосъемник, связанный с одной из полумуфт и подключенный к регистратору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, в него введен высокочастотный генератор, а силочувствительные элементы датчиков силы выполнены в виде пьезотрансформаторов и соединены между собой в последовательную цепь, через которую высокочастотный генератор соединен с токосъемником.

2.устройство поп.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что силовводящие элементы датчиков силы выполнены с коническими наконечниками, 1434 281

Составитель А.Амаханов

Техред Л.Сердюкова Корректор О. Кравцова

Редактор Е. Копча

Заказ 5545/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4