Способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора

Авторы патента:

Харламов Виктор Васильевич (RU)

Шкодун Павел Константинович (RU)

Попов Денис Игоревич (RU)

G01L3/12 - с фотоэлектрическими индикаторными средствами

G01L3/10 - с электрическими или магнитными индикаторными средствами

G01L3/08 - с оптическими индикаторными средствами

Владельцы патента RU 2652174:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено в качестве способа измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора. Новый способ основан на измерении угла взаимного разворота концов базового участка упругого вала под действием крутящего момента с помощью оптико-электронного преобразователя, состоящего из источника излучения и фотоприемного устройства, формирующего электрические импульсы, и позволяет измерить как крутящий момент, определяемый по длительности импульсов, формируемых фотоприемным устройством, так и частоту вращения ротора двигателя, определяемую по периоду следования данных импульсов. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа: измерение как крутящего момента на валу двигателя, так и частоты вращения его ротора без увеличения количества используемых источников излучения и фотоприемных устройств. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено в качестве способа измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора.

Аналогом предлагаемого изобретения является метод измерения частоты вращения, предусматривающий преобразование датчиком измеряемой частоты вращения в частоту электрических импульсов, измеряемых частотомером (Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин / О.Д. Гольдберг; Изд. 2-е, испр. - М.: Высш. шк., 2000. - 255 с.) [1]. При этом в зависимости от применяемого типа датчика измерительные устройства могут быть в том числе фотоэлектрическими.

Недостатком прототипа является ограничение функциональных возможностей: измерение данным методом только частоты вращения.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ измерения крутящего момента (RU 2152011 С1, 23.06.1998) [2], включающий измерение угла взаимного разворота концов базового участка упругого вала, на котором установлены оптические отражатели под действием крутящего момента с помощью оптико-электронного преобразователя, состоящего из источников излучения и фотоприемных устройств, формирующих импульсы, представляющие развернутую во времени последовательность импульсов, интервал между которыми используют в качестве меры измеряемого крутящего момента. При этом в качестве источников излучения используют одну излучающую марку, а при вращении упругого вала формируют автоколлимационные изображения излучающей марки от соответствующих оптических отражателей таким образом, что указанные изображения последовательно во времени попадают на фоточувствительную поверхность одного фотоприемного устройства.

Недостатком прототипа является ограничение функциональных возможностей: измерение данным способом только крутящего момента.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа: измерение как крутящего момента на валу двигателя, так и частоты вращения его ротора без увеличения количества используемых источников излучения и фотоприемных устройств.

Указанная цель достигается тем, что в способе измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора, включающем измерение угла взаимного разворота концов базового участка упругого вала под действием крутящего момента с помощью оптико-электронного преобразователя, состоящего из источника излучения и фотоприемного устройства, формирующего импульсы, представляющие развернутую во времени последовательность импульсов, на концах базового участка упругого вала располагают два идентичных друг другу диска с единообразными сквозными отверстиями, находящимися на одинаковом расстоянии от оси вращения; оба диска помещают между источником излучения и фотоприемным устройством так, что их сквозные отверстия в процессе вращения вала периодически оказываются на одной оси с фотоприемным устройством и источником излучения; длительность импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют в качестве меры измеряемого крутящего момента; период следования импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют для вычисления частоты вращения ротора двигателя.

На чертеже представлена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора.

На блок-схеме показаны двигатель 1 и нагрузочное устройство 2, находящиеся на одной оси вращения и соединенные между собой упругим валом 5; оптико-электронный преобразователь, состоящий из источника излучения 3 и фотоприемного устройства 4. На концах базового участка упругого вала 5 расположены два идентичных друг другу диска 6 с единообразными сквозными отверстиями, находящимися на одинаковом расстоянии от оси вращения.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Двигатель 1 создает на валу момент, приводящий его во вращение, а нагрузочное устройство 2 создает момент сопротивления вращению вала. Действие данных моментов, приложенных к упругому валу 5, приводят к его деформации (скручиванию). На концах базового участка упругого вала 5 расположены два идентичных друг другу диска 6 с единообразными сквозными отверстиями, находящимися на одинаковом расстоянии от оси вращения. Данные диски находятся между источником излучения и фотоприемным устройством так, что их сквозные отверстия в процессе вращения вала периодически оказываются на одной оси с фотоприемным устройством 4 и источником излучения 3. Это позволяет излучению проходить через данные отверстия от фотоприемного устройства 4 к источнику излучения 3. Фотоприемное устройство 4 и источник излучения 3 являются составными частями оптико-электронного преобразователя, который формирует развернутую во времени последовательность электрических импульсов. Период следования данных импульсов используют для вычисления частоты вращения ротора двигателя. За счет скручивания упругого вала 5 под действием приложенных к нему моментов диски 6 смещаются относительно друг друга и, следовательно, смещаются относительно друг друга отверстия в дисках, через которые проходит излучение от источника 3 к фотоприемному устройству 4. За счет изменения степени перекрытия пути прохождения излучения от источника 3 к фотоприемному устройству 4 изменяется длительность импульсов, формируемых фотоприемным устройством. Значения длительности импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют в качестве меры измеряемого крутящего момента.

Таким образом, параметры электрических импульсов, сформированных одним оптикоэлектронным преобразователем, могут быть применены для определения как крутящего момента на валу двигателя, так и частоты вращения его ротора.

Источники информации

1. Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин / О.Д. Гольдберг; Изд. 2-е, испр. - М.: Высш. шк., 2000. - 255 с.

2. Патент на изобретение РФ №2152011, МПК G01L 3/12, 2000.

Способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора, включающий измерение угла взаимного разворота концов базового участка упругого вала под действием крутящего момента с помощью оптико-электронного преобразователя, состоящего из источника излучения и фотоприемного устройства, формирующего импульсы, представляющие развернутую во времени последовательность импульсов, отличающийся тем, что на концах базового участка упругого вала располагают два идентичных друг другу диска с единообразными сквозными отверстиями, находящимися на одинаковом расстоянии от оси вращения; оба диска помещают между источником излучения и фотоприемным устройством так, что их сквозные отверстия в процессе вращения вала периодически оказываются на одной оси с фотоприемным устройством и источником излучения; длительность импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют в качестве меры измеряемого крутящего момента; период следования импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют для вычисления частоты вращения ротора двигателя.

Заявлена группа изобретений, раскрывающая способ отслеживания для определения скручивания, распределенного вдоль электрического кабеля, а также электрический кабель с датчиком скручивания.

Торсиометр // 2310821

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения крутящих моментов на валах. .

Способ определения механического момента, передаваемого вращающимся валом // 2183013

Изобретение относится к бесконтактному измерению величины механического момента, передаваемого вращающимся валом, и может быть использовано для оценки эффективности работы двигателей силовых приводов.

Способ измерения крутящего момента и устройство для его реализации // 2152011

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

Датчик частоты и крутящего момента // 2099677

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения крутящего момента на гребном валу (измерительный элемент, ведущий и ведомый узел) судового двигателя.

Устройство для измерения крутящего момента // 2091735

Способ измерения угла закручивания фотоэлектрическим торсиометром // 1817928

Фотоэлектрическое устройство для измерения крутящего момента // 1763911

Цифровой измеритель мощности // 1619853

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения мощности, передаваемой вращающимся валом. .

Устройство для измерения крутящего момента // 1515078

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

Измеритель выходных характеристик спиральных пружин // 2623816

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизированного определения величины момента, создаваемого плоской спиральной пружиной или торсионом с неограниченным углом закрутки.

Автоматизированный измеритель выходных характеристик спиральных пружин // 2608330

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества этапов технологического процесса изготовления пружин. Автоматизированный измеритель выходных характеристик спиральных пружин отличается тем, что в него введен шаговый двигатель 20, выходной вал 21 которого соединен с входным валом 5 измерительного блока, который установлен на опоре 25, модуль 19 управления шаговым двигателем 20, модуль 18 управления процессом контроля, входная шина которого соединена с выходной шиной регистратора 9, выход которого подключен к первому входу модуля 18 управления процессом контроля, второй вход связан с выходом компаратора 12, а первый выход подключен к управляющему входу ключа 16, второй выход подключен к установочному входу интегратора 17, третий выход соединен с установочным входом аналого-запоминающего блока 10, четвертый выход подключен к запускающему входу аналого-цифрового преобразователя 8, а выходная шина связана с входной шиной модуля 19 управления шаговым двигателем, выходная шина которого соединена с входной шиной шагового двигателя 20.

Способ калибровки измерителя крутящего момента // 2596178

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам измерения крутящего момента, передаваемого валом двигателя, а именно к средствам и методам калибровки измерителя крутящего момента.

Магнитоупругий датчик крутящего момента // 2591587

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.

Устройство регистрации крутящего момента при вращательном и возвратно-вращательном движениях исполнительного органа // 2586962

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.

Автоматизированный измеритель выходных характеристик спиральных пружин // 2586411

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.

Система датчиков для измерения крутящего момента и вал с системой датчиков для измерения крутящего момента // 2563604

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.

Способ определения крутящего момента и/или угловой скорости вращающегося вала и устройство для выполнения способа // 2558714

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.

Устройство для бесконтактного измерения крутящего момента // 2555189

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.

Устройство для измерения угла закрутки вала, передающего крутящий момент // 2540938

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.

Устройство для контроля крутящего момента главного вала подъемной машины, основанное на измерении угла кручения // 2615793

Заявленное изобретение относится к устройству для контроля крутящего момента главного вала подъемной машины, основанному на измерении угла кручения. Заявленное устройство для контроля крутящего момента главного вала подъемной машины содержит первое основание, второе основание, генераторный блок источника света, перегородку, и светочувствительный элемент, в котором источник света, первая линза и первая диафрагма расположены в генераторном блоке источника света, вторая диафрагма и вторая линза на перегородке, и светочувствительный элемент образуют тракт генерации, передачи и приема света.