Устройство бесконтактного измерения крутящего момента

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано при разработке аппаратуры для контроля и измерения крутящего момента. Устройство содержит ротор, статор и электронный блок обработки. На роторе размещен тензомост, преобразователь напряжения в частоту, выпрямитель-стабилизатор, вращающаяся обмотка трансформатора. На статоре расположен усилитель импульсов, связанный с преобразователем конденсатором емкостной связи, имеющий неподвижную пластину и неподвижная обмотка трансформатора. Неподвижная пластина конденсатора расположена в электрическом поле вращающейся обмотки трансформатора. Преобразователь и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, выход преобразователя соединен с вращающейся обмоткой трансформатора. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства благодаря исключению вращающейся пластины конденсатора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при разработке аппаратуры для контроля и измерения крутящего момента.

Известны устройства для измерения крутящего момента (см. а.с. СССР №538247 от 03.09.75 г., кл. МКИ G 01 L 3/10).

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность его работы при повышенных оборотах вала.

Известно устройство бесконтактного измерения крутящего момента (см. информационно-аналитический журнал “Газотурбинные технологии” выпуск №5 (26), 2003 г., стр.34-35 - прототип), включающее ротор, содержащий тензомост, преобразователь напряжения в частоту, вращающуюся обмотку трансформатора, выпрямитель и статор с расположенным на нем усилителем импульсов, неподвижной обмоткой трансформатора, электронного блока обработки, причем усилитель импульсов и преобразователь связаны емкостной связью, включающую вращающуюся и неподвижную пластины конденсатора.

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность работы устройства при повышенных оборотах ротора, когда вращающаяся пластина конденсатора вследствие центробежных сил начинает деформироваться и отслаиваться вплоть до разрушения, что снижает точность и надежность работы всего устройства.

Целью предлагаемого устройства является устранение указанного недостатка, т.е. повышение надежности его работы.

Указанная цель достигается тем, что в известном техническом решении, содержащем ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающейся обмоткой трансформатора и статор с расположенными на нем усилителем импульсов, связанным с преобразователем конденсатором емкостной связи, имеющим неподвижную пластину, неподвижной обмотки трансформатора, электронного блока обработки информации неподвижная пластина конденсатора располагается непосредственно в электрическом поле вращающейся обмотки трансформатора, преобразователь и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей “массой” (т.е. общим заземлением), а выход преобразователя соединен с вращающейся обмоткой трансформатора, что дает возможность исключить такой элемент конструкции как вращающаяся пластина конденсатора, а ее функцию осуществления емкостной связи переложить на вращающуюся обмотку трансформатора.

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже, где

1. Тензомост

2. Преобразователь напряжения в частоту

3. Выпрямитель-стабилизатор

4. Вращающаяся обмотка трансформатора

5. Усилитель импульсов

6. Неподвижная пластина конденсатора

7. Неподвижная обмотка трансформатора

8. Генератор переменного напряжения

9. Электронный блок обработки информации

А – ротор

Б - статор.

На роторе А жестко закреплены: тензомост 1, преобразователь 2, выпрямитель-стабилизатор 3, подвижная обмотка трансформатора 4, причем одно плечо тензомоста 1 соединено с входом преобразователя 2, а второе - с выпрямителем-стабилизатором 3, вход которого соединен с обмоткой 4. Выход преобразователя 2 также соединен с обмоткой 4.

На статоре Б размещена неподвижная обмотка 7, соединенная с генератором переменного напряжения 8, усилитель импульсов 5, выход которого соединен с электронным блоком обработки информации 9, а вход с неподвижной пластиной конденсатора 6, расположенной непосредственно над частью подвижной обмотки 4 трансформатора в зоне эффективного действия ее электрического поля.

Преобразователь 2 и усилитель импульсов 5 имеют между собой электрическую связь посредством “заземления”, т.е. через “массу”, поскольку основные несущие детали статора и ротора изготовлены из электропроводных материалов.

Устройство работает следующим образом: напряжение питания U_пит. подается на генератор переменного напряжения 8, с выхода которого переменное напряжение подается на неподвижную обмотку трансформатора 7. Создаваемое обмоткой 7 электромагнитное поле возбуждает во вращающейся обмотке 4 электрический ток, который выпрямляется и стабилизируется выпрямителем-стабилизатором 3 и подается на тензомост 1.

При вращении и нагрузке ротора возникающая деформация передается на тензодатчики тензомоста 1, которые вырабатывают сигнал разбаланса моста, характеризующий величину крутящего момента, который подается в преобразователь 2, преобразующий его в частоту. Этот частотный сигнал поступает на вращающуюся обмотку 4.

Электрическая емкость, образованная этой обмоткой и неподвижной пластиной конденсатора, образует емкостную связь, по которой преобразованный сигнал разбаланса подается на усилитель импульсов 5.

Вторым каналом этой связи является электрическая связь через “массу”, т.е. токопроводящие элементы конструкции ротора и статора.

С усилителя импульсов 5 сигнал, несущий информацию о значении крутящего момента, подается на электронный блок обработки информации 9, который преобразует его и выдает в виде цифровой индикации. Отсутствие в предлагаемом устройстве такого элемента, как вращающаяся пластина конденсатора и осуществление емкостной связи с использованием имеющейся обмотки 4 устраняет вероятность отслаивания и разрушения пластины конденсатора.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволит повысить точность измерений и надежность работы конструкции при повышенных оборотах ротора.

1. Устройство бесконтактного измерения крутящего момента, содержащее ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающейся обмоткой трансформатора и статор с расположенными на нем усилителем импульсов, связанным с преобразователем конденсатором емкостной связи, имеющим неподвижную пластину, неподвижной обмотки трансформатора, электронного блока обработки, отличающееся тем, что неподвижная пластина конденсатора расположена в электрическом поле вращающейся обмотки трансформатора, преобразователь и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, а выход преобразователя соединен с вращающейся обмоткой трансформатора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластина конденсатора расположена над вращающейся обмоткой трансформатора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластина конденсатора расположена над частью вращающейся обмотки трансформатора.