Устройство для измерения крутящего момента

 

А4 еафл фнтно T .: м(йя

НИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Сфветскищ

Социалистических

Республик

<"i708182

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное.к авт. свчд-ву— (22) Заявлено 26.12.77 (21) 2560096/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 0 l L 3/l 0

Гюсударптаеннюй квинтет

СССР пп делам нзобретеннй н етнрытнй

I ((53) УДК 531.781 (088.8) Опубликовано 05.01.80. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 15.01.80 (72) Авторы изобретения

Г. А. Велигурский, А. И. Волошаненко, Э. В. Орловский, С. Л. Никитин и Г. Н. Мальцев (71) Заявитель

Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Изобретение относится к области силоизмерительной техники, в частности к устройствам для бесконтактного измерения и порогового контроля крутящего момента на вращающихся валах, и предназначено для использования в станках глубокого сверления и в станках с адаптивным управлением.

Известные устройства для измерения крутящего момента на вращающихся валах, содержащие электромагнитный преобразователь, предназначенный для преобразования механических напряжений, возникающих в поверхностных слоях вала, в пропорциональный электрический сигнал на его выходе, усилитель-преобразователь: предназначенный для его усиления и преобразования электрического сигнала, поступающего с выхода электромагнитного преобразователя, в электрический сигнал требуемого вида, и измерительный блок, не обеспечивают требуемой точности измерения (1), (2).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения крутящего момента, содержащее магнитоупругий преобразователь в виде цилиндра из ферромагнитного материала, закрепленного на валу, электромагнитный преобразователь, установленный с зазором коаксиально магнитоупругому преобразователю, источник переменного напряжения для питания электромагнитного преобразователя, преобразователь выходного сигнала, связанный по первому входу с выходом электромагнитного преобразователя, вычислитель момента и блок индикации (3).

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения из-за усреднения измеряемого момента на измерительном интервале времени, а также при колебаниях скорости вращения вала.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Это достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве вычислитель момента включает блок синхронизации, блок памяти, блок управления памятью и блок вычитания, причем выход блока синхронизации соединен с входом блока управления памя (1 тью и вторым входом преобразователя выходного сигнала, выход которого соединен с первыми входами блока памяти и блока вычитания, второй вход блока памяти сое708182

1$

Магнитоупругий преобразователь 1 преддинен с выходом блока управления памятью, а выход соединен со вторым входом блока вычитания, выход которого соединен с входом блока индикации.

Блок-схема предложенного устройства представлена на чертеже.

Устройство состоит из магнитоупругого преобразователя 1, электромагнитного преобразователя 2, источника 3 переменного напряжения, преобразователя 4 выходного сигнала, блока 5 индикации, блока 6 синхронизации, блока 7 управления памятью, блока 8 памяти и блока 9 вычитания, причем блоки 6 — 9 образуют вычислитель момента 10. ставляет собой цилиндр из ферромагнитного материала, закрепленный на валу, и предназначен для преобразования механических напряжений, возникающих в поверхностных слоях вала в изменение магнитных характеристик цилиндра. Соосно валу с зазором относительно расположенного на нем м arIIHTovIIpóãîão преобразователя 1 установлена кольцевая электромагнитная система, содержащая цегц возбуждения и измерительную цепь. Электромагнитная система образует электромагнитный преобразователь 2, который преобразует возникающие в магнитоупругом преобразователе изменения магнитных характеристик материала в пропорциональный электрический сигнал. Источник 3 переменного напряжения предназначен для питания обмоток возбуждения электромагнитного преобразователя 2. Г1реобразователь 4 предназначен для преобразования выходного сигнала электромагнитного преобразователя 2 в двоичное m-разрядное чис ом. Блок 6 синхронизации предназначен для формирования импульсов, момент появления которых зависит от углового положения вря цающегося вала. Он формирует и импульсов за один оборот вала. Блок 8 памяти предназначен для записи, хранения и считывания числовой информации о фоне, поступающей от преобразователя 4 при отсутствии момента на валу при тех угловых положениях вращающегося вала, при которых происходит формирование импульсов блоком 6 синхронизации. Блок 7 управления памятью предназначен для выбора одного из и адресов блока 8 памяти (при этом каждому угловому положению вращающегося вала, при котором происходит формирование импульсов блоком 6 синхронизации, соогветствует определенный адрес бло8), jjtl5I формирования информации о мгновенных значениях начального выходного сигнала преобразователя 2 по выбранному адресу в блок 8 при первом обороте вала (момент при этом отсутствует), для формирования команд считывания информации из соответствующих адресов зо

25 зо зз блока памяти 8 при последующих оборотах вала.

Блок вычитания 9 предназначен для вычисления разности между числами, соответствующими мгновенным суммарным значениям фона 4 момента, периодически поступающими от преобразователя выходного сигнала 4, и числами, считываемыми по соответствующим адресам блока 8 памяти, которые несут информацию о мгновенных значениях фона, записанную ранее. Блок 5 индикации предназначен для визуального контроля измеряемого крутящего момента.

Работа устройства заключается в следующем.

При включении устройства на выходе электромагнитного преобразователя 2 появляется начальный выходной сигнал (фон), зависящий от углового положения вала нри его вращении. С выхода электромагнитного преобразователя 2 этот начальный выходной сигнал подается на первый вход преобразователя выходного сигнала 4. При поступлении на второй вход преобразователя 4 первого импульс- с выхода блока 6 синхронизации на выходе преобразователя 4 формируется m-разрядное двоичное число, прямо пропорциональное мгновенному значению выходного сигнала электромагнитного преобразователя 2. Одновременно с выхода блока синхронизации этот импульс подается на вход блока 7 управления памятью, который формирует команду записи по первому адресу блока 8 памяти числа с выхода преобразователя 4. В дальнейшнем при поступлении с выхода блока 6 синхронизации каждого i ãî импульса (i 2 3...) на второй вход преобразователя 4 на его выходе будет формироваться двоичное число, прямо пропорциональное мгновенному значению начального выходного сигнала при угловом положении вала, соответствующем моменту времени формирования на выходе блока 6 синхронизации i-ro импульса. Одновременно при поступлении каждого i-го импульса с выхода блока 6 синхронизации на вход блока 7 управления на его выходе будет формироваться команда записи числа с выхода преобразователя 4 no i-му адресу в блок 8 памяти.

После первого оборота вала на выходе блока 6 сформируется и +1-ый импульс. Угловое положение вала при этом будет точно таким же, как и в момент формирования на выходе блока 6 первого импульса.

При поступлении с выхода блока 6 п + 1-го импульса на второй вход преобразователя

4 на его выходе сформируется двоичное число, прямо пропорциональное мгновенному значению начального выходного сигнала при данном угловом положении вала.

Од,новременно при поступлении с выхода блока синхронизации и + 1-го импульса на вход блока 7 на его выходе сформируется

708182

Фор,иу.га азобретения цнИИПК Заказ 8473 35 тияа к Ы i и ание не

Филиал П П П «Патент;;, команда считывания по первому адресу блока 8, в котором записана информация о мгновенном значении начального выходного сигнала при этом же угловом положении вала. Считанное по первому адресу блока 8 число поступает на второй вход блока 9.

Поскольку мгновенное значение выходного сигнала преобразователя 2 при отсутствии момента является величиной постоянной для одного и того же углового положения вала при его вращении, то число на выходе преобразователя 4 в момент формирования на выходе блока 6 синхронизации и + 1-го импульса будет равно числу, записанному по первому адресу блока 8 памяти. На выходе блока 9 вычитания при этом будет «О», который поступает на вход блока 5 индикации. Такая же картина будет наблюдаться при формировании на выходе блока 6 синхронизации и + 2, n + 3... и всех последующих импульсов при отсутствии крутящего момента.

При возникновении на вращающемся валу крутящего момента поступление с выхода блока 6 синхронизации каждого очередного импульса на второй вход преобразователя 4 будет вызывать формирование на его выходе m-разрядного двоичного числа, прямо пропорционального мгновенному значению суммарного выходного сигнала (фон +

+ момент), соответствующего данному угловому положению вала. С выхода преобразователя 4- это число будет поступать на первый вход блока 9 вычитания, на второй вход которого будет поступать число с выхода блока памяти. считанное по команде блока 7 управления из адреса, по которому записано мгновенное значение начального выходного сигнала при таком же угловом положении вала. Команды считывания формируются на выходе блока 7 управления при поступлении на его вход импульсов от блока 6 синхронизации таким образом, что каждому импульсу соответствует строго определенный адрес блока 8 памяти.

В результате на выходе блока 9 вычитания последовательно формируются двоичные m-разрядные числа, прямо пропорциональные мгновенным значениям действующего на вал крутящего момента. Эти числа с выхода олока 9 вычитания поступают на вход блока 5 индикации, который выдает визуальную числовую информацию о мгновенном значении крутянгего момента.

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее магнитоупругий преобразователь в виде цилиндра из ферромагнитного материала, закрепленного на валу электромагнитный преобразователь, установленный с зазором коаксиально магнитоупругому преобразователю, источник переменного напряжения для питания электромагнитного преобразователя, преобразователь выходного сигнала, связанный по первому входу с выходом электромагнитного преобразователя, вычислитель момента и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения. в нем вычислитель момента включает блок синхронизации, блок памяти, блок управления памятью и блок вычитания, причем выход блока синхронизации соединен с входом блока управления памятью и вторым входом преобразователя выходного сигнала, выход которого соединен с первыми входами блока памяти и блока вычитания, второй вход блока памяти соединен с выходом блока уliравления памятью, а выход соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого соединен с входом блока индикации.

Истзчники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 502252, кл. G 01 L 3/10, 1974.

2. Пaòåíò США № 3340729, кл. 73 — 136, 4@ опублик. 1967.

3. Заявка № 2424154/18-10, кл. G 01 L 3/107

1976 (прототип) .