Устройство для бесконтактного измерения крутящего момента



Устройство для бесконтактного измерения крутящего момента
Устройство для бесконтактного измерения крутящего момента
Устройство для бесконтактного измерения крутящего момента

 


Владельцы патента RU 2555189:

Закрытое акционерное общество "ИНСТРУМ-РЭНД" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля крутящего момента на вращающих валах машин и механизмов. Устройство содержит ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающей обмоткой трансформатора, вращающей пластиной конденсатора емкостной связи и статор с первой неподвижной пластиной конденсатора емкостной связи, усилитель импульсов, входом через конденсатор емкостной связи подключенный к преобразователю напряжения в частоту, неподвижную обмотку трансформатора и электронного блока обработки информации, с модулем измерения крутящего момента, преобразователь напряжения в частоту и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой. Выход усилителя подключен ко входу модуля измерения крутящего момента. Конденсатор емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора относительно статора несколько раз за один оборот ротора от минимального до максимального значения, первая неподвижная пластина конденсатора связи через первый детектор подключена ко входу модуля измерения частоты вращения блока обработки информации, конденсатор связи выполнен дифференциальным, вторая неподвижная пластина которого подключена ко входу второго детектора, а электронный блок обработки информации снабжен модулем определения направления вращения, первым входом подключенного к выходу первого детектора, а вторым входом к выходу второго детектора. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет возможности измерения направления вращения. 3 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля крутящего момента на вращающихся валах машин и механизмов.

Известно устройство бесконтактного измерения крутящего момента, содержащее ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающей обмоткой трансформатора, вращающей пластиной конденсатора емкостной связи и статора с первой неподвижной пластиной конденсатора емкостной связи, усилитель импульсов, входом через конденсатор емкостной связи подключенный к преобразователю напряжения в частоту, неподвижную обмотку трансформатора и электронного блока обработки информации, с модулем измерения крутящего момента, преобразователь напряжения в частоту и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, выход усилителя подключен ко входу модуля измерения крутящего момента, модуль измерения частоты вращения, конденсатор емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора относительно статора несколько раз за один оборот ротора от минимального до максимального значения, первая неподвижная пластина конденсатора связи через первый детектор подключена ко входу модуля измерения частоты вращения блока обработки информации (см. патент RU №2428666).

Недостатком указанного устройства является недостаточно широкие функциональные возможности, так как отсутствует возможность измерения направления вращения на контролируемых валах машин и механизмов.

Технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности измерения направления вращения.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве бесконтактного измерения крутящего момента, содержащем ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающей обмоткой трансформатора, вращающей пластиной конденсатора емкостной связи и статор с первой неподвижной пластиной конденсатора емкостной связи, усилителем импульсов, входом через конденсатор емкостной связи подключенный к преобразователю напряжения в частоту, неподвижную обмотку трансформатора и электронного блока обработки информации, с модулем измерения крутящего момента, преобразователь напряжения в частоту и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, выход усилителя подключен ко входу модуля измерения крутящего момента, модуль измерения частоты вращения, конденсатор емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора относительно статора несколько раз за один оборот ротора от минимального до максимального значения, первая неподвижная пластина конденсатора связи через первый детектор подключена ко входу модуля измерения частоты вращения блока обработки информации, конденсатор связи выполнен дифференциальным, вторая неподвижная пластина которого подключена ко входу второго детектора, а электронный блок обработки информации снабжен модулем определения направления вращения, первым входом подключенного к выходу первого детектора, а вторым входом - к выходу второго детектора.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для бесконтактного измерения крутящего момента, на фиг.2 - развертка вращающей пластины конденсатора емкостной связи, на фиг.3 - диаграмма напряжений на неподвижных пластинах конденсатора емкостной связи.

Устройство бесконтактного измерения крутящего момента содержит ротор 1 с размещенными на нем тензомостом 2, преобразователем 3 напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором 4, вращающей обмоткой 5 трансформатора 6, вращающей пластиной 7 конденсатора 8 емкостной связи и статора 9 с первой неподвижной пластиной 10 конденсатора 8 емкостной связи, усилитель 11 импульсов, входом через конденсатор 8 емкостной связи подключенный к преобразователю 3 напряжения в частоту, неподвижную обмотку 12 трансформатора 6 и электронного блока 13 обработки информации, с модулем 14 измерения крутящего момента, преобразователь 3 напряжения в частоту и усилитель 11 импульсов электрически соединены между собой общей массой, выход усилителя 11 подключен ко входу модуля 14 измерения крутящего момента, модуль 15 измерения частоты вращения, конденсатор 8 емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора 8 связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора 1 относительно статора 9 несколько раз за один оборот ротора 1 от минимального до максимального значения, первая неподвижная пластина 10 конденсатора 8 связи через первый детектор 16 подключена ко входу модуля 15 измерения частоты вращения блока 13 обработки информации, модуль 17 определения направления вращения и второй детектор 18, конденсатор 8 емкостной связи выполнен дифференциальным, вторая неподвижная пластина 19 которого подключена ко входу второго детектора 18, выходом подключенного к второму входу модуля 17 определения направления вращения, первым входом подключенного к выходу первого детектора 16.

Устройство бесконтактного измерения крутящего момента работает следующим образом.

Устройство устанавливают между приводным механизмом и валом, на котором необходимо произвести измерение крутящего момента, и включают механизм в работу.

Одновременно с блока 17 питания на неподвижную катушку 12 трансформатора 6 подают переменное напряжение. При этом переменное напряжение появляется на вращающейся обмотке 5 трансформатора 6.

Это напряжение поступает на вход выпрямителя-стабилизатора 4, на выходе которого появляется постоянное напряжение, которое поступает на вход тензомоста 2 и на вход питания преобразователя 3 напряжения в частоту (не указано).

При возникновении на валу крутящего момента на выходе тензомоста 2 ротора 1 появляется электрическое напряжение, величина которого пропорциональна величине крутящего момента.

Это напряжение поступает на вход преобразователя 3 напряжения в частоту. Преобразователь 3 напряжения в частоту осуществляет преобразование напряжения в частоту, пропорциональную величине крутящего момента.

Это напряжение переменной частоты через конденсатор 8 емкостной связи поступает на вход усилителя 11. С выхода усилителя 11 усиленное напряжение поступает на модуль 14 измерения крутящего момента блока 13 обработки информации.

Модуль 14 производит обработку поступающего на вход переменного напряжения и выдает информацию о величине крутящего момента.

Так как емкость конденсатора 8 связи меняется в зависимости от угла поворота ротора 1 относительно статора 9, то происходит модуляция амплитуды напряжения с выхода преобразователя 3 напряжения в частоту на неподвижной пластине 10 конденсатора 8 связи в зависимости от угла поворота ротора 1. При этом период частоты модуляции пропорционален периоду частоты вращения ротора. При этом если измерять частоту огибающей напряжения на неподвижной пластине 10 конденсатора 8, то можно измерять частоту вращения ротора 1.

Огибающая напряжение на неподвижной пластине 10 конденсатора 10 выделяется детектором 16 и поступает на вход модуля 15 измерения частоты вращения.

Модуль 15 производит обработку поступающего напряжения и выдает информацию о частоте вращения ротора 1.

Так как конденсатор 8 связи выполнен дифференциальным,

то при повороте на угол емкость конденсатора, образованного вращающей пластиной 7 и неподвижной пластиной 10, будет возрастать, а емкость конденсатора, образованного вращающейся пластиной 7 и неподвижной пластиной 19, будет уменьшаться. Это приводит к тому, что на неподвижных пластинах 10 и 19 появляется напряжение с выхода преобразователя 3, модулированное по амплитуде, причем огибающая напряжения на пластине 10 сдвинута относительно огибающей на пластине 19 на угол 90 градусов. Детекторами 16 и 18 выделяется огибающая напряжения на пластинах 10 и 19. Напряжения с выходов детекторов 16 и 18 поступают на входы модуля 17 определения направления вращения. При этом если ротор 1 вращается по часовой стрелке, то напряжения с выхода детектора 16 опережают напряжение с выхода детектора 18 на 90 градусов, а если ротор 1 вращается против часовой стрелки то напряжение с выхода детектора 16 отстает от напряжения на выходе детектора 18 на 90 градусов. Модуль 17 проводит обработку сигналов на входах 1 и 2 с выходов детекторов 16 и 18 и выдает информацию о направлении вращения ротора 1. Выполнение в устройстве бесконтактного измерения крутящего момента, содержащее ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающей обмоткой трансформатора, вращающей пластиной конденсатора емкостной связи и статора с первой неподвижной пластиной конденсатора емкостной связи, усилитель импульсов, входом через конденсатор емкостной связи подключенный к преобразователю напряжения в частоту, неподвижную обмотку трансформатора и электронного блока обработки информации, с модулем измерения крутящего момента, преобразователь напряжения в частоту и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, выход усилителя подключен ко входу модуля измерения крутящего момента, модуль измерения частоты вращения, конденсатор емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора относительно статора несколько раз за один оборот ротора от минимального до максимального значения, первая неподвижная пластина конденсатора связи через первый детектор подключена ко входу модуля измерения частоты вращения блока обработки информации, конденсатора связи дифференциальным, вторая неподвижная пластина которого подключена ко входу второго детектора, а электронный блок обработки информации снабжен модулем определения направления вращения, первым входом подключенного к выходу первого детектора, а вторым входом к выходу второго детектора, позволило расширить функциональные возможности устройства путем определения направления вращения на контролируемых валах машин и механизмов.

Устройство бесконтактного измерения крутящего момента, содержащее ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающей обмоткой трансформатора, вращающей пластиной конденсатора емкостной связи и статора с первой неподвижной пластиной конденсатора емкостной связи, усилитель импульсов, входом через конденсатор емкостной связи подключенный к преобразователю напряжения в частоту, неподвижную обмотку трансформатора и электронного блока обработки информации, с модулем измерения крутящего момента, преобразователь напряжения в частоту и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, выход усилителя подключен ко входу модуля измерения крутящего момента, модуль измерения частоты вращения, конденсатор емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора относительно статора несколько раз за один оборот ротора от минимального до максимального значения, первая неподвижная пластина конденсатора связи через первый детектор подключена ко входу модуля измерения частоты вращения блока обработки информации, отличающееся тем, что конденсатор связи выполнен дифференциальным, вторая неподвижная пластина которого подключена ко входу второго детектора, а электронный блок обработки информации снабжен модулем определения направления вращения, первым входом подключенного к выходу первого детектора, а вторым входом - к выходу второго детектора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплоэнергетики, может быть использовано на тепловых электростанциях (ТЭС) на энергетическом оборудовании, имеющем открытые участки валопровода, и предназначено для измерения угла закрутки валопровода с возможностью пересчета данного угла в единицы мощности, передаваемые данным валопроводом.

Изобретение может быть использовано в системах управления с обратной связью для управления сгоранием в двигателях внутреннего сгорания. Система (10) двигателя внутреннего сгорания содержит многоцилиндровый двигатель (12), нагрузку (14), соединенную с двигателем посредством коленчатого вала (16), магнитный датчик (24) крутящего момента, расположенный между двигателем (12) и нагрузкой (14) и управляющий модуль (26).

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизированного определения величины момента, создаваемого различными пружинами, и контроля качества этапов технологического процесса их изготовления.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения тормозного момента от действия вихревых токов и гистерезиса в роторных механизмах на электромагнитных опорах.

Настоящее изобретение относится к устройствам для измерения крутящего момента, передаваемого валом двигателя, например валом газотурбинного двигателя самолета. Изобретение относится к устройству для измерения крутящего момента, содержащему: вал (12) отбора мощности для передачи крутящего момента вращения вокруг оси (A) вала отбора мощности; первое колесо (18), содержащее угловые метки, причем упомянутое колесо прикреплено к валу отбора мощности; опорный вал (20), содержащий второе колесо с угловыми метками; и датчик (26), расположенный напротив, по меньшей мере, одного из колес с возможностью определения крутящего момента, передаваемого валом отбора мощности, согласно изобретению первое колесо (18) содержит первую и вторую последовательности угловых меток; и второе колесо (22) содержит третью и четвертую последовательности угловых меток, причем метки первой и третьей последовательностей взаимно параллельны, а метки второй и четвертой последовательностей взаимно параллельны и расположены под углом относительно первой осевой плоскости, содержащей ось (A), причем метки первой последовательности расположены под углом относительно меток второй последовательности, посредством чего сигнал, выдаваемый упомянутым датчиком (26), также характеризует температуру вала (12) отбора мощности.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента и осевого усилия валов различных силовых установок, используемых на морских судах, в металлургии и других областях техники.

Изобретение относится к автомобилестроению и может использоваться в качестве датчика для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения крутящего момента вала рулевого колеса, скорости и положения ротора в системе управления электромеханическим усилителем руля.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения крутящего момента. .

Изобретения относятся к измерительной технике и могут быть использованы для измерения крутящего момента и угловой скорости вращающегося вала. Способ содержит этапы генерации первого и второго аналоговых сигналов с помощью датчика, генерирующего сигнал при прохождении перед ним зуба одного или нескольких колес, снабженных зубьями и закрепленных на валу, при этом второй аналоговый сигнал сдвинут во времени относительно первого сигнала и имеет длительность, равную длительности первого аналогового сигнала, преобразования первого и второго сигналов в первый и второй цифровой сигналы. Также он содержит этап корреляции первого и второго цифровых сигналов, и затем вычисляют промежуток времени между двумя прохождениями зубьев посредством интерполяции функции взаимной корреляции с помощью метода наименьших квадратов. Устройство содержит одно или несколько колес, снабженных зубьями, причем каждое колесо жестко соединено с одной точкой вала, датчик, выполненный с возможностью преобразовывать прохождение каждого зуба перед ним в импульсы аналогового сигнала, аналого-цифровой преобразователь, выполненный с возможностью преобразовывать выдаваемый датчиком аналоговый сигнал в цифровой сигнал, вычислительный блок, предназначенный для вычисления функции взаимной корреляции двух цифровых сигналов, выдаваемых аналого-цифровым преобразователем, и вычисления промежутка времени между двумя импульсами аналогового сигнала исходя из функции взаимной корреляции. Технический результат заключается в повышении точности и надежности измерений. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к системе датчиков для измерения крутящего момента и валу, снабженному системой датчиков. Система датчиков содержит датчик крутящего момента, который расположен на каретке с электроприводом, датчик расстояния, который расположен на той же каретке и выполнен с возможностью измерения расстояния до объекта, у которого должен быть определен крутящий момент. При этом блок управления соединен с датчиком расстояния и соединен с кареткой для вывода сигнала управления, и который предназначен для определения сигнала управления на базе сигнала о расстоянии, подаваемого датчиком расстояния. Сигнал управления представляет собой смещение датчика крутящего момента посредством каретки с электроприводом на величину, на которую подводится датчик крутящего момента на заданное расстояние до объекта. Вал имеет, по меньшей мере, один участок, который содержит, по меньшей мере, одну систему датчиков для измерения крутящего момента, раскрытую ранее. Технический результат заключается в повышении точности измерений, обеспечении защиты датчика от повреждений. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники. Отличительной особенностью заявленного автоматизированного измерителя выходных характеристик спиральных пружин является то, что в него введены шаговый двигатель, выходной вал которого соединен с входным валом измерительного блока, который установлен на опоре, модуль управления шаговым двигателем, второй электромагнит с сердечником, расположенным симметрично и перевернуто первому на втором конце коромысла, причем тяговые обмотки второго и первого электромагнитов соединены последовательно, в центре симметрии которого установлено зеркало оптической системы, модуль управления процессом контроля, входная шина которого соединена с выходной шиной регистратора, выход которого подключен к первому входу модуля управления процессом контроля, второй вход связан с выходом компаратора, а первый выход подключен к управляющему входу ключа, второй выход подключен к установочному входу интегратора, третий выход соединен с установочным входом аналого-запоминающего блока, четвертый выход подключен к запускающему входу аналого-цифрового преобразователя. Техническим результатом является повышение эффективности работы. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для регистрации крутящего момента статически и динамически нагруженных узлов при вращательном и возвратно-вращательном движениях активных и пассивных органов машин и механизмов. Устройство представляет собой подшипниковый узел, в опорах которого установлены разрезные полумуфты, фиксирующие торсионный вал. По величине угла и полярности выходного напряжения судят о величине крутящего момента и направлении вращения исполнительного органа. Величина крутящего момента зависит от технических характеристик привода вращательного действия, либо приводимой в движение исполнительного органа машины или механизма. Технический результат заключается в повышении производительности, уменьшении погрешности измерений и расширении функциональных возможностей. 4 ил.

Предложен магнитоупругий датчик (1) крутящего момента. Отличительной особенностью изобретения является то, что торцевые плоскости 17 приемных катушек той пары приемных катушек, соединительная линия которых проходит параллельно оси R вращения вала 3, должны лежать в той же плоскости, что и торцевая плоскость 15 передающей катушки. Торцевые плоскости 17 приемных катушек той пары приемных катушек, соединительная линия которых проходит перпендикулярно оси R вращения вала 3, должны, напротив, выступать над торцевой плоскостью 15 передающей катушки и тем самым также над торцевыми плоскостями 17 приемных катушек другой пары приемных катушек, чтобы добиться того, чтобы все торцевые плоскости катушек имели одинаковое расстояние от вала 3. Технический результат - оптимизация геометрии и соответственно возможность предпочтительного позиционирования и ориентирования магнитоупругого датчика крутящего момента для осуществления более точного измерения. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх