Патент ссср 356493

 

О П И С А Н И Е 356493

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹ 136074

Заявлено 19.V.1970 (№ 1439013 18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.Х.1972. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 13.Х11.1972

М. Кл. G 01/ 3 12

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете 1т1инистрав

СССР

УДК 531.232(088.8) Авторы изобретения

В. Т, Сиваков и В. М. Михайлеико

Зая витель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Изобретение относится к области измерительной техники, В основном авт, св. № 136074 описан измеритель крутящего момента, выполненный с несколькими дисками, образующими подвижную вращаемую диафрагму и неподвижный диск с выполненными в нем оцифрованными отверстиями, подсвечиваемыми фотоэлектрической системой.

Известное устройство не обеспечивает с достаточной точностью измерения крутящего момента вала при неустановившемся движении. Для повышения точности измерения и чувствительности устройства апертура неподвижной диафрагмы выполнена в виде плоской фигуры, образованной в пределах сечения светового пучка фотоэлектрической системы поворотом отрезка линии вокруг оси скручиваемого вала на угол, равный целому числу шагов апертуры подвижной диафрагмы.

На фиг. 1 показан общий вид описываемого устройства; на фиг. 2 — один шаг апертуры подвижной диафрагмы; на фиг. 3 — апертура неподвижной диафрагмы; на фиг. 4, а— кривая изменения крутящего момента, наблюдаемая на экране осциллографа; на фиг. 4, б — та же кривая, снабженная временной калибровкой.

Устройство содержит скручиваемый вал, состоящий из двух соосных жестких полувалов 1 и 2, снабженных присоединительнымп приспособлениями на наружных концах и связанных с основанием 8 посредством шарикоподшипников, а между собой — посред5 ством шарикоподшипников и S-образной легкосменпой пружины 4, серединой прикрепленной к полувалу 2, а концами — к поводкам на полувале 1.

Пружина 4 тарирована и подобрана так, 10 что угол скручивания полувалов 1 и 2 линейно зависит от крутящего момента, приложенного к их наружным концам. В комплект устройства входит несколько таких пружин с различной упругостью для измерения на раз15 личных участках диапазона измеряемых крутящих моментов.

На полувалы 1 и 2 насажены диски 5, составляющие подвижную, вращасмую диафрагму и имеющие чередующиеся равновелп20 кис прозрачные и непрозрачные сектора с углами, равными 60, т. е. шаг апертуры подвижной диафрагмы равен 120 (фпг. 2) .

Плоскости дисков 5 перпендикулярны оси полувалов 1 и 2.

25 Полувалы 1 и 2 и скрепленные с ними пружина 4 и диски 5 сбалансированы в опорах основания 8, В непосредственной близости от дисков 5 подвижной диафрагмы на основании 8 укреп30 лена неподвижная диафрагма б. Ее апертура

356493

60 (фиг. 3) образована поворотом отрезка линии АВ вокруг центра С на угол, равный одному шагу подвижной диафрагмы, т. е. на

120 . Центры секторов дисков 5 подвижной диафрагмы и центр С неподвижной диафрагмы б расположены на оси полувалов 1 и 2.

Элементы фотоэлектрической системы: осветитель 7 и фотоэлемент 8 — расположены так, что диафрагмы 5 и б находятся между ними. Оптическая ось фотоэлектрической системы параллельна оси полувалов 1 и 2 и проходит через ось симметрии окна диафрагмы б.

На основании 8 закреплены также конденсор 9 и объектив 10, Их оптические оси совмещены с оптической осью фотоэлектрической системы. Конденсор 9 расположен между осветителем 7 и диафрагмами 5 и б, при этом нить осветителя 7 находится в фокусе конденсора 9. Лналогично, между фотоэлементом 8 и диафрагмами 5 и б установлен объектив 10 с фокусом па светочувствительной поверхности фотоэлемента 8. Выводы фотоэлемента 8 электрически связаны с параллельным соединением индикатора 11 и гнезд

12 для подключения осциллографа.

При измерении крутящего момента присоединенный к наружному концу полувала 1 вал источника крутящего момента, например вал электродвигателя, передает вращение к нагрузке, присоединенной к наружному концу полувала 2. При этом полувалы 1 и 2, соединенные пружиной 4, вращаясь, скручпваются друг относительно друга па угол, пропорциональный передаваемому крутящему моменту. Диски 5 подвижной диафрагмы, скрепленные с полувалами 1 и 2, взаимосмещаются, изменяя этим площадь прозрачных секторов одного диска, е перекрытую непрозрачными секторами другого. При этом суммарная площадь каждых двух смежных прозрачных и непрозрачных участков дисков 5 (шага подвижной диафрагмы) не изменяется, происходит лишь увеличение площади непрозрачного участка за счет площади прозрачного или наоборот — в зависимости от направления взаимосмещения дисков 5, Выполнение углового размера апертуры неподвижной диафрагмы 6, равного шагу подвижной диафрагмы 5, приводит к тому, что в апертуре диафрагмы б всегда виден либо прозрачный участок дисков 5, не перекрытый радиальными краями этой апертуры, либо две части соседних прозрачных участков, разделенных непрозрачным участком. Сумма угловых размеров этих частей равна угловому размеру прозрачного участка, края которого не перекрыты радиальными краями апертуры диафрагмы б. Это означает, что при вращении дисков 5 площадь прозрачно5

З0

45 сти в апертуре диафрагмы б полностью не зависит от вращения дисков 5, а зависит лишь от их взаимосмещения, т. е. от крутящего момента, передаваемого полувалами 1 и 2.

Эта площадь прозрачности пропускает часть параллельного, равномерного в сечении светового пучка, образованного конденсором

9 из лучей осветителя 7, на объектив 10, собирающий прошедший к нему свет на светочувствительной поверхности фотоэлемента 8.

Снимаемый с фотоэлемента 8 электрический сигнал, величина которого, таким образом, зависит от измеряемого крутящего момента, поступает на индикатор 11, проградуированпый в единицах крутящего момента.

Для визуального наблюдения формы кривой (фиг. 4,а) изменяющегося крутящего момента можно использовать осциллограф, подключив его к гнездам 12.

Временная калибровка выходного сигнала фотоэлемента 8 осуществляется в устройстве путем закрепления фотоэлемента в положении, в котором его апертура отсекает часть лучей, пришедших с объектива 10, так, что это равноценно затенению углов окна диафрагмы б. Временная калибровка также может быть осуществлена путем изменения углового размера апертуры диафрагмы б при выполнении одной из ее радиальных границ с возможностью смещения в плоскости диафрагмы б. Для этого достаточно сместить центр С диафрагмы б (фиг. 3) с оси полувалов 1 и 2. Это приводит к тому, что при вращении дисков 5 площадь двух частей соседних прозрачных участков, ограниченных радиальными краями апертуры диафрагмы б, меньше площади прозрачного участка, не перекрытого этими краями, и, следовательно, при прохождении непрозрачного участка дисков 5 в апертуре диафрагмы 6 сила света, попадающего на объектив 10, меньше силы света, попадающего на объектив 10 в следующий момент — при прохождении прозрачного участка дисков 5 в апертуре диафрагмы б.

П р е д м е т и з о 6 р е т е и и я

Устройство для измерения крутящего момента по авт, св. № 136074, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и чувствительности устройства, апертура неподвижной диафрагмы выполнена в виде плоской фигуры, образованной в пределах сечения светового пучка фотоэлектрической системы поворотом отрезка линии вокруг оси скручиваемого вала на угол, равный целому числу шагов апертуры подвижной диафрагмы.

356493

Фиг 3

Фиг. 2 а) б) иг

С оста в и тель В. В а йн шеи кер

Техред Л. Евдонов

Редактор С. Хейфиц

Корректор Е. Зимина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3950/18 Изд. № 1587 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5