Способ определения динамических характеристик моментомеров и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к динамической градуировке моментомеров путем определения их динамических характеристик. Способ определения динамических характеристик моментомеров заключается в приложении импульсного механического воздействия к нагружающему моментомер элементу - вращающемуся валу путем его нагрузки и последующей мгновенной разгрузки посредством разрушения разрушаемого элемента и одновременной регистрации реакции моментомера. Для этого разгоняют вал до заданной скорости, а нагружение вала осуществляют путем приложения к нему силы натяжения намотанной на установленный на валу шкив гибкой связи. Устройство для определения динамических характеристик моментомеров содержит установленный в подшипниках на основании вал, разрушаемый элемент с известным усилием разрушения, регистратор реакции моментомера, привод вращения вала, датчик частоты вращения вала, маховик, установленный на одном конце вала, первый шкив с заданными инерционными характеристиками, установленный на другом конце вала, и второй шкив, установленный на основании. Первый шкив через закрепленную на нем гибкую связь связан с разрушаемым элементом, который, в свою очередь, связан со вторым шкивом посредством гибкой связи, намотанной на этом шкиве, а датчик частоты вращения вала связан с регистратором реакции моментомера. Данное изобретение позволяет повысить достоверность определения динамических характеристик моментомера. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается вопросов динамической градуировки моментомеров и, в частности, определения их переходных характеристик.

Наиболее близким к предлагаемому является техническое решение по а.с. 1769029, 15.10.92, бюл. 38 "Способ динамической градуировки динамометров и устройство для его осуществления" - прототип, включающий следующие операции.

Динамометр нагружают ступенчатым силовым воздействием. Для этого на валу динамометра закрепляют рычаг, на конец которого через гибкую связь с разрушаемым элементом подвешивают калиброванный груз. Затем на разрушаемый элемент подают высоковольтный электрический импульс с энергией, достаточной для его разрушения. Рычаг мгновенно разгружается. Реакцию датчика момента фиксируют с помощью регистратора.

Устройство для определения динамических характеристик включает датчик момента, укрепленный на державке, и электронный блок. На измерительной оси датчика закреплен рычаг. Рычаг электрическим проводником через разрушаемый элемент соединен с подвесом, на котором размещены калиброванные грузы. Концы проводника соединены с выходом электронного блока.

Известное решение имеет тот недостаток, что определенная с его помощью динамическая характеристика моментомера является неполной, так как отражает динамические свойства только датчика момента. В том случае, когда моментомер связан с вращающимся валом, нагруженным, например, гребным винтом, необходимо учитывать динамические характеристики механической части моментомера. Только полный спектр частот, свойственных моментометру в целом, дает возможность откорректировать информацию, полученную с его помощью.

Другой недостаток состоит в том, что динамические характеристики моментометра в известном решении определяются при жестко закрепленном конце его приводного вала, а это эквивалентно наличию на приводном валу моментометра маховика с бесконечно большим моментом инерции. В реальных условиях моменты инерции приводного двигателя и маховых масс, размещенных на приводном валу моментомера, значительно меньше.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности измерительной информации, получаемой с помощью моментометра в режиме вращения вала.

Для этого в предлагаемом способе нагружающий моментометр элемент, являющийся вращаемым валом, разгоняют до заданной скорости и осуществляют нагружение вала путем приложения к нему силы натяжения намотанной на установленный на валу первый шкив гибкой связи, соединенной с разрушаемым элементом, связанным посредством гибкой связи со вторым шкивом, установленным на основании.

Приложение импульсного механического воздействия к вращающемуся валу позволяет возбудить в нем крутильные колебания, анализ которых дает возможность оценить динамические характеристики исследуемого моментометра в условиях, близких к реальным.

В устройстве для осуществления предлагаемого способа в качестве нагружающего моментометр элемента служит установленный в подшипниках на основании вал, введены привод вращения вала, датчик частоты вращения вала, маховик, установленный на одном конце вала, первый шкив с заданными инерционными характеристиками, установленный на другом конце вала, и второй шкив, установленный на основании, при этом первый шкив через закрепленную на нем гибкую связь связан с разрушаемым элементом с известным усилием разрушения, который в свою очередь связан со вторым шкивом посредством гибкой связи, намотанной на этом шкиве, а датчик частоты вращения вала связан с регистратором реакции моментомера.

Введение в устройство трособлочной системы с разрушаемым элементом обеспечивает приложение к валу моментомера импульсного механического воздействия путем его мгновенной разгрузки.

На чертеже приведена схема устройства, реализующего предложенный способ.

На основании 1 в подшипниках 2 установлен вал 3, приводимый во вращение приводом (не показан). В центральной части вала 3 смонтирован моментомер 4, на приводном конце - маховик 5, а на другом конце - шкив 6. На шкиве 6 закреплен конец гибкой связи, например троса 7. Другой его конец соединен с разрушаемым элементом 8, закрепленным на шкиве 9, который установлен с возможностью вращения в подшипниках 10 на основании 1. Моментомер 4 соединен с электронным блоком 11, электрический сигнал с которого поступает на регистратор 12. Скорость вращения вала 3 измеряется датчиком частоты вращения 13, который связан с регистратором 12.

Способ определения динамических характеристик осуществляют следующим образом.

Собирают установку согласно приведенной схеме. Разрушаемый элемент 8 одним концом закрепляют на шкиве 9, а другим соединяют с тросом 7. Длину троса 7 определяют из соотношения: L = π•D•n•t/2, где D - диаметр шкива на валу моментомера; n - заданная частота вращения вала; t - время набора заданной скорости.

Если принять: n=10 1/c, D=0,04 м и t=5 с, то длина троса L=3,2 м.

Свободный конец троса 7 закрепляют на шкиве 6, а сам трос наматывают на шкив 9 до натяжения. Затем разгоняют вал 3 до заданной скорости. Когда трос 7 перемотается на шкив 6, начнется нагружение моментомера 4 моментом сопротивления. Нагружение будет продолжаться до разрушения элемента 8. Это приведет к мгновенной разгрузке моментомера 4 и возникновению в системе вал - моментомер крутильных колебаний 6, которые фиксируются регистратором 12.

Формула изобретения

1. Способ определения динамических характеристик моментомеров, заключающийся в приложении импульсного механического воздействия к нагружающему моментомер элементу путем его нагрузки и последующей мгновенной разгрузки посредством разрушения разрушаемого элемента и одновременной регистрации реакции моментомера, отличающийся тем, что нагружающий моментомер элемент является вращающимся валом, при этом разгоняют вал до заданной скорости, нагружение вала осуществляют путем приложения к нему силы натяжения намотанной на установленный на валу первый шкив гибкой связи, соединенной с разрушаемым элементом, связанным посредством гибкой связи со вторым шкивом, установленным на основании.

2. Устройство для определения динамических характеристик моментомеров, включающее нагружающий моментомер элемент, разрушаемый элемент и регистратор реакции моментомера, отличающееся тем, что в качестве нагружающего моментомер элемента служит установленный в подшипниках на основании вал, введены привод вращения вала, датчик частоты вращения вала, маховик, установленный на одном конце вала, первый шкив с заданными инерционными характеристиками, установленный на другом конце вала, и второй шкив, установленный на основании, при этом первый шкив через закрепленную на нем гибкую связь связан с разрушаемым элементом с известным усилием разрушения, который, в свою очередь, связан со вторым шкивом посредством гибкой связи, намотанной на этом шкиве, а датчик частоты вращения вала связан с регистратором реакции моментомера.

РИСУНКИ

Рисунок 1