Устройство для измерения крутящего момента

Авторы патента:

Черкашин Алексей Александрович (RU)

Снятков Евгений Вячеславович (RU)

Некрылов Александр Яковлевич (RU)

Дорохин Сергей Владимирович (RU)

G01L3/00 - Способы и устройства общего назначения для измерения моментов, работы, мощности и механического коэффициента полезного действия (КПД)

Владельцы патента RU 2498243:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" (RU)

Изобретение относится к силоизмерительной технике, может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу и решает задачу измерения крутящего момента, передающегося от одного вала к другому, даже при наличии осевого смещения. Заявленное устройство для измерения крутящего момента содержит корпус, тензорезисторы, токосъемник, ведущий и ведомый валы, при этом ведущий вал через шарнир равных угловых скоростей соединен с корпусом, что позволяет измерять крутящий момент при осевом смещении валов, корпус связан с ведомым валом через сменные балки равного сопротивления изгибу с закрепленными на них тензодатчиками и имеющими наконечники сферической формы для снижения силы трения в месте контакта балки и корпуса. Технический результат, достигаемый от реализации заявленного изобретения, заключается в возможности изменять диапазон измеряемых усилий за счет замены балок равного сопротивления изгибу, также в возможности измерения крутящего момента, передающегося от одного вала к другому, даже при наличии осевого смещения, и в универсальности применения, упрощении конструкции. 1 ил.

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу.

Известно устройство для измерения крутящего момента двигателя трактора типа «Кировец», содержащее карданный вал с наклеенными на нем тензорезисторами, причем выводы кабеля, снабженного маслостойким кембриком, соединяются с мостовой схемой через концевой токосъемник, монтируемый на заднем фланце ведущего вала, а кабель от карданного вала с тензорезисторами к токосъемнику протянут через полости ведущего вала коробки передач с использованием просверленных отверстий в торцевых гайках и маслопроводах ведущего вала (патент на изобретение RU 2382997, G01L 3/00; опубл. 27.02.2010).

Недостатком описанного устройства является сложность конструкции и невозможность изменять диапазон измеряемых усилий.

Известно устройство для измерения крутящего момента, принцип действия которого основан на измерении реакции статора двигателя привода относительно станины. Для этого двигатель крепится на поворотной платформе таким образом, что его вал проходит сквозь нее под прямым углом. Поворотная платформа закреплена на подшипнике качения, закрепленном на станине привода. На противоположных сторонах платформы имеются выступы, которые упираются в ограничители поворота платформы. Между выступами и ограничителями устанавливаются тензометрические датчики. Ограничители поворота имеют регулировочные болты, задающие начальное давление на тензометрические датчики. Таким образом, сопротивление вращению ведущего вала привода, пропорциональное его нагрузке, вызывает обратную реакцию платформы, которая преобразовывается тензометрическими датчиками в пропорциональный давлению сигнал. Датчики включаются по дифференциальной схеме, позволяющей снизить помехи и контролировать нагрузку на валу при любом направлении его вращения (патент на полезную модель RU 90557, G01L 3/00; опубл. 10.01.2010).

Недостатком устройства является специализация применения только для измерения крутящего момента электродвигателей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является датчик крутящего момента, представляющий из себя фланец, содержащий внешний обод, к которому приложен момент нагрузки, внутренний обод, закрепляемый на выходном валу двигателя, достаточное число радиальных элементов (спиц), соединяющих внутренний и внешний обода, которые представляют собой основные упругие элементы с закрепленными на них тензорезисторами, ориентированными по направлению вращения выходного вала, при этом пара тензорезисторов закреплена на обеих сторонах спицы. В местах расположения тензорезисторов выполнены сквозные пазы, и между выступами на внутренней стороне внешнего обода и спицами установлены распорки (патент на изобретение RU 108139, G01L 3/00; опубл. 10.09.2011).

К недостаткам датчика, принятого в качестве прототипа, относятся: большая погрешность измерений при наличии осевых смещений валов; невозможность использования датчика при угловых смещениях валов; для изменения диапазона измерения крутящего момента необходима установка датчика соответствующего типоразмера, что требует разборки всего узла.

Изобретение решает задачу измерения крутящего момента, передающегося от одного вала к другому, даже при наличии осевого смещения.

Это достигается тем, что в устройстве для измерения крутящего момента, содержащем корпус, тензорезисторы, токосъемник, ведущий и ведомый валы, согласно изобретению ведущий вал через шарнир равных угловых скоростей соединен с корпусом, что позволяет измерять крутящий момент при осевом смещении валов, корпус связан с ведомым валом через балки равного сопротивления изгибу с закрепленными на них тензорезисторами и имеющими наконечники сферической формы для снижения силы трения в месте контакта балки и корпуса.

Изобретение обладает универсальностью применения, простотой конструкции, а также возможностью изменять диапазон измеряемых усилий за счет замены балок равного сопротивления изгибу.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлены главный вид устройства с разрезом и вид слева.

Устройство содержит ведущий вал 1, соединенный с корпусом 2 через шарнир равных угловых скоростей 3. От корпуса 2 на ведомый вал 4 момент передается через балки равного сопротивления изгибу 5, на которых закреплены тензорезисторы 6, передающие сигнал на токосъемник 7, закрепленный на ведомом валу 4. Втулка ведомого вала 8 соединена с корпусом при помощи подшипника качения 9.

Устройство работает следующим образом. На ведущий вал 1, соединенный с корпусом 2 через шарнир равных угловых скоростей 3, подается крутящий момент. Корпус 2, соприкасаясь при вращении с наконечниками балок равного сопротивления изгибу 5, передает момент на ведомый вал 4. На балках равного сопротивления изгибу 5 наклеены тензорезисторы 9, передающие сигналы на токосъемник, находящийся на ведомом валу 4.

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее корпус, тензорезисторы, токосъемник, ведущий и ведомый валы, отличающееся тем, что ведущий вал через шарнир равных угловых скоростей соединен с корпусом, что позволяет измерять крутящий момент при осевом смещении валов, корпус связан с ведомым валом через сменные балки равного сопротивления изгибу с закрепленными на них тензодатчиками и имеющими наконечники сферической формы для снижения силы трения в месте контакта балки и корпуса.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения крутящего момента от газовых сил в объемных машинах. .

Способ определения мощностных характеристик вращающихся механизмов и всех типов двигателей, в том числе и двигателя внутреннего сгорания // 2427809

Изобретение относится к области диагностики вращающихся механизмов и двигателей различных типов, в том числе и двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано, в частности, для определения остаточного ресурса двигателей или оценки технического состояния в эксплуатационных условиях, а также в процессе изготовления или ремонта, а именно к методу для определения основных параметров двигателя.

Способ контроля мощности двигателя транспортного средства и способ работы бортового компьютера автомобиля // 2422787

Стенд для контроля пружин кручения // 2395064

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в машиностроении для проверки крутящих моментов пружин кручения на заданных углах поворота.

Устройство для измерения крутящего момента двигателя трактора типа "кировец" // 2382997

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а более конкретно к двигателям сельскохозяйственных машин и тракторостроению. .

Актюатор // 2375688

Изобретение относится к области механики. .

Способ и устройство измерения вращающего момента электрической машины // 2339012

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вращающего момента электрических машин, соединенных с рабочими машинами цепной или ременной передачей.

Способ определения статического момента тела // 2332650

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к методам определения статического момента тел, преимущественно длинномерных, и может быть использовано для измерения статического момента лопаток турбомашин.

Способ и устройство измерения вращающего момента электрической машины переменного тока // 2321834

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электротехнике, в частности для измерения вращающего момента электрических машин переменного тока.

Устройство для измерения момента проворачивания вала // 2293954

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения момента закручивания вала, а также усилия завинчивания резьбового соединения.

Устройство для измерения вращающего момента // 2499984

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения вращающих моментов на валу электродвигателей, преимущественно не допускающих дополнительного воздействия во время работы на вращающуюся часть, например электродвигателей гироскопов. Техническим результатом является повышение точности измерений моментов. Устройство для измерения вращающего момента содержит корпус, чувствительный элемент, установленный в корпусе на упругих опорах, первый датчик углового положения чувствительного элемента, успокоитель и элементы крепления электродвигателя. В устройство введены второй датчик углового положения чувствительного элемента, второй усилитель постоянного тока. Успокоитель выполнен на первом и втором датчиках угловой скорости чувствительного элемента, третьем усилителе постоянного тока и преобразователе тока во вращающий момент. Усилители используются в режиме усилителей тока. Первый и второй датчики углового положения чувствительного элемента расположены симметрично и включены последовательно-согласно один относительно другого. Датчики скорости чувствительного элемента расположены симметрично и соединены последовательно-согласно один относительно другого с входом третьего усилителя постоянного тока. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Способ повышения энергетической эффективности механической передачи за счет оптимизации её нагрузочного режима // 2582494

Изобретение относится к области испытаний и может быть использовано для повышения энергетической эффективности механической передачи за счет оптимизации ее нагрузочного режима. КПД механической передачи η подчиняется гиперболической зависимости в функции от момента М на приводном валу. По данной зависимости можно определить граничное значение нагрузочного режима, при котором КПД механической передачи становится стабильным на уровне высоких значений. Принимая доверительный интервал вычисления предельного значения КПД механической передачи равным 90%, получаем граничное значение КПД ηГР, равное 0,9 ηΣ. Тогда на основании указанной гиперболической зависимости искомое граничное значение нагрузочного момента МГР на приводном валу механической передачи становится равным: МГР=10 МХΣ. Таким образом, на основе экспериментального определения суммарного момента холостого хода MXΣ на приводном валу механической передачи устанавливают величину минимально необходимого нагрузочного режима, равного МГР, при котором обеспечивается энергетическая эффективность работы механической передачи. После чего вычисляют также минимально необходимую мощность приводного двигателя NДB:NДВ=МГР·ω, где ω - заданная частота вращения приводного вала механической передачи. Технический результат заключается в упрощении процесса измерений, расширении функциональных возможностей. 1 ил.

Устройство для измерения крутящего момента, скорости вращения вала и мощности на валу // 2585482

Изобретение относится к силоизмерительной технике для стендовых испытаний двигателей, а также для контроля за их работой при эксплуатации, например, роторных ветродвигателей с вертикальным вращающимся валом. Заявленное устройство для измерения крутящего момента, скорости вращения вала и мощности на валу состоит из приводного участка, содержащего ведущий вал, и ведомого участка, содержащего ведомый вал, при этом приводной участок содержит ведущий фланец со ступицей и зажимом, а ведомый участок содержит ведомый фланец со ступицей и зажимом; на ступицы надета центрирующая втулка, а на нее надет подвижный фланец со ступицей, соединенный с ведущим фланцем установленными на нем штифтами с возможностью перемещения подвижного фланца по штифтам и по центрирующей втулке; между ведомым фланцем и подвижным фланцем установлена динамометрическая пружина, надетая верхними витками на ступицу подвижного фланца, а нижними витками надета на центрирующую втулку с зазором между динамометрической пружиной и центрирующей втулкой; при этом один крайний виток динамометрической пружины неподвижно прикреплен к подвижному фланцу, а другой крайний виток динамометрической пружины неподвижно прикреплен к ведомому фланцу; на ведомом фланце неподвижно к нему прикреплен торцовой поверхностью стакан, выполненный из диэлектрического материала, а на цилиндрической поверхности стакана установлены три токосъемных кольца, в одном из которых имеется токонепроводящий участок; к токосъемным кольцам прилегают токосъемные контакты, установленные через изоляцию в стойке, укрепленной на неподвижной опорной плите, к которой также прикреплен шестеренчатый насос, входящий своим валом в ступицу ведомого фланца, и закрепленный в ней зажимом, имеющимся на ведомом фланце; входное отверстие шестеренчатого насоса соединено трубопроводом с баком для масла, а выходное отверстие шестеренчатого насоса соединено трубопроводом с регулирующим вентилем и через него трубопроводом также соединено с баком для масла; в ступицу ведущего фланца входит ведущий вал испытуемого двигателя и зажимается в нем зажимом, имеющимся на ведущем фланце; на другом торце стакана установлен кольцевой реохорд, к которому прилегает электрический токосъемник, установленный на ведущем фланце и электрически изолированный от него; кольцевой реохорд, электрический токосъемник, токосъемные кольца, токосъемные контакты объединены в одну электрическую схему, в которую входят стабилизированный источник питания, измеритель мощности, электрически согласованные между собой, а их показания оттарированы в соответствующих единицах. Технический результат заключается в упрощении устройства системы измерения величин, основанной на закручивании тензометрической пружины и измерении сопротивления реохорда, упрощении процесса монтажа и демонтажа на испытуемых механизмах, обеспечении возможности постоянного использования и получения энергетических характеристик во время эксплуатации механизмов, обеспечении возможности регистрирования всех необходимых энергетических параметров, обеспечении возможности вывести показания энергетических параметров - скорости вращения, крутящего момента, приложенного к валу, мощности на валу - на самопишущие приборы или монитор компьютера с сохранением информации. 3 ил.

Универсальный стенд для определения характеристик электроприводов и движителей действующих моделей бпла // 2594048

Изобретение относится к области авиации, в частности к средствам для проведения испытаний приводов и движителей летательных аппаратов. Стенд для определения характеристик электроприводов и движителей беспилотных летательных аппаратов содержит корпус стенда, основание с кронштейнами крепления электропривода и датчика крутящего момента. Корпус стенда содержит узлы крепления нагрузочного устройства или вентилятора-движителя, при этом электропривод соединен с вентилятором посредством валов и муфт. Нагрузочное устройство содержит вентилятор, радиально-кольцевой конфузор и направляющий аппарат. Достигается возможность проведения испытаний электроприводов и движителей на одном стенде. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.