Устройство для измерения крутящего момента на валу

 

ПЯтен- „, с ь. се, О П И А"-"%- -ЙЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ссноз Советскнк

Социалистических

Республик (ii>746215

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.2

G 01 L 3/10 (22) Заявлено 05.07.78 (21)2641728/18-10 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК531.781 (088.8) Опубликовано 07.07.80. Бюллетень ¹. 25

Дата опубликования описания 07,07.80 (72) Автор изобретения

A.Ã.ÝïåëüáàóM (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

НА ВАЛУ

Изобретение относится к силоизме- рительной технике и может быть.использовано для измерения крутящего момейта на валу, в частности для измерения мгновенных значений крутящего момента .торсиона управления агрегатами механизации крыла летательного аппарата.

Известно устройство для измерения скручивания вала, содержащее два импульсных датчика, расположенных на концах базового. участка вала, фазовый компаратор и регистратор (1) .

Однако устройство не обеспечивает требуемой точности измерения мгновенных значений крутящего момента из-за малого быстродействия фазового компаратора.

Наиболее близким по технической 2О .сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения крутящего момента на валу, содержащее два импульсных датчика, разнесенных по длине вала, блок25 сравнения, цифровой счетчик, формирователь импульсов сброса и блок инди-. кации (2) .

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения 30 крутящих моментов на тонких длинных валах с большими углами закрутки от мгновенных" "саре-учивающих моментов.

Цель изобретения — повышение точности измерения мгновенных значений энакопеременного крутящего момента.

Указанная цель достигается тем, что в нем цифровой счетчик выполнен в виде двух независимых и-разрядных счетчиков, входы которых подключены к соответствующим импульсным датчикам, а выходы и разрядов соединены со входами и поразрядных схем сравнения блока сравнения, при этом обнуляющие входы п-разрядных счетчиков соединены с выходом формирователя импульсов сброса, а выходы старших разрядов цифровых счетчиков связаны с формирователем модуля счета блока сравнения, причем выходы поразрядных схем сравнения и формирователя модуля счета связаны со входами блока индикации.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — пример диаграммы работы устройства с четырехразрядным двоичным счетчиком и дискретностью определения (раэрешаю746215 щей способностью) угла скручивания, равной одному градусу, при мгновеннбм скручивании вала на угол 5 с дальнейшим исчезновением скручивающего момента; на фиг. 3 — пример диаграммы работы устройства с четырехразрядным счетчиком и дискретностью определения угла скручивайия, равной одному градусу, при мгновенйом скручивании вала на угол

5 и продолжающимся вращением вала с указанным углом закрутки.

Устройство для измерения крутящего момента на валу содержит два импульсных датчика 1 и 2, расположенных по концам вала в районах индукторов 3 и 4, вращающихся вместе с валом. Датчики 1 и 2 через усилители-формирователи 5 и б подсоединены соответственно к триггерам 7 ( и 8 первых разрядов и-разрядных двоичных цифровых счетчиков 7 и 8.Выходы 20 триггеров и разрядов счетчйков 7 и 8 подсоединены к п схемам 9"-9" поразрядного сравнения чисел блока 9 сравнения, а выходы триггеров старших разрядов счетчиков 7" и 8" помимо 25 этого подсоединены к формирователю

10 модуля счета блока 9 сравнения.

Формирователь 10 модуля счета представляет иэ себя блбк формирования числа 2", где n — количество разрядов счетчика, например для четырехразрядного счетчика, рассчитанного для максимального угла скручивания с<=15 о и дискретности определения угла скручивания, равной одному градусу, n=4 а модуль счета равен шестнадцати.

Выходы схем 9 -9" поразрядного сравнения чисел и формирователя 10 модуля счета, подсоединены к дешифрато-ру 11, в котором осуществляется преобразование двоичного кода в десятич- 40 ный. Выход дешифратора 11 подключен ко входу цифрового индикатора 12 блока индикации 13. Выходы датчиков 1 и

2 подключены ко входам формирователя

14 импульсов сброса, подсоединенного 4g к обнуляющим входам счетчиков 7 и 8.

Импульсные датчики 3 и 4 по выходу могут быть Подключены непосредственно к счетчикам 7 и 8.

Позициями 15-31 (фиг.2 и 3) обозначены оси временных диаграмм, поясняющих работу устройства на примере с четырехраэрядными двоичными счетчикамй и -дискретностью определения угла скручивания, равной одному градусу. По оси 15 изображены импульсы, поступающие от датчика 1, по оси 16— импульсы, поступающие от датчика 2, по осям 17-20 — выходные сигналы триггеров счетчика 7, по осям 21-24— выходные сигналы триггеров счетчика 8,® по оси 25 — импульс сброса, поступающий с блока 14. По осям 25-29 — выходные сигналы блоков поразрядного сравнения 9 -9, а по оси 30 — выходной сигнал блока 10 формирования чиа- 65 ла 24. Ось 31 — величина угла скручивания, получаемая на выходе цифрового индикатора 12.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала индукторы 3 и 4 через равные угловые промежутки (на диаграммах через угол 1О ) наводят в датчиках 1 и 2 импульсы. Импульсы от датчиков через усилители-формирователи 5 и б поступают соответственно на счетные входы триггеров 71 и 8 первых разрядов счетчиков 7 и 8.

Датчики 1 и 2 выставлены таким образом, чтобы при отсутствии скручивания вала импульсы на счетчики

7 и 8 приходили одновременно (на диаграммах в диапазоне -t<) и в счетчиках в любой момент времени фиксировались одинаковые числа. При этом блоки 9" — 9" поразрядного сравнения выдают на цифровой индикатор значение крутящего момента (или угла закрутки) равное нулю.

В случае появления в какой-нибудь момент времени скручивания вала в результате появления скручивающего

-момента (на диаграммах момент времени t ) на один иэ счетчиков (на диаграммах на счетчик 8) в результате торможения соответствующего конца вала пройдет на m импульсов (на диаграммах на 5 импульсов) меньше, чем на второй. В этом случае блоки 9 -9"поразрядного сравнения (на диаграммах 9 -9") будут выдавать на соответствующие числовые входы дешифратора 2, 2",..., 2" раэностные сигналы соответствующих триггеров счетчиков 7 и 8.

В случаЕ, когда один иэ счетчиков переполнился, для получения действительной разницы чисел необходимо до момента переполнения второго счетчика в дешифратор 11 подать число, соответствующее следующему разряду счета, т.е. число 2" (на диаграммах и = 4). Иначе, если, например,скручивание вала началось при числе счета

13 на обоих счетчиках, то на,одном из них прекратится счет на этом числе, а на другом будет (при угле скручивания ц = 5О ) при дальнейшем скручивании вала на 1 добавляться единица, соответственно при скручивании на 1 получилось бы на выходе схемы сравнения 14 — 13 = 1, на 2О получилось бы 15 — 13 = 2, далее опережающий счетчик обнуляется, т.е. при скручивании вала на Зо получилось бы 0-13= — 13, на 4 получилось бы

1 — 13 = -12, на 5О получилось бы

2 — 13 = -11 и, таким образом, вместо

+5О на индикаторе было бы -11

Поэтому с момента окончания импульса n-ro триггера (на схеме 4-го триггера) опережающего счетчика до момента окоНчания импульса п-го триггера запаздывающего счетчика, фор14 б? 15 мирояатель 10 модуля счета, запускаемый опережающим счетчиком, выдает на вход числа 2 дешифратора 11 импульс(на диаграммах это происходит между моментами времени t< и t4 ).

При кратковременном воздействии 5 момента в момент времени с (фиг.2) происходит резкое снятие скручивающего момента, а к моменту времени угол скручивания уменьшается до нуля для вала, сохранившего упругость. 10

При постоянстве скручивающего момента, начиная с момента времени t (фиг.З), на индикаторе будет отображаться значение этого момента.

Так как скручивающие моменты находятся в пределах упругости вала, то снятие этих моментов влечет за собой восстановление на цифровом регистраторе значения момента, равное нулю (см.фиг.2).

Для устранения возможных ошибок 20 в счете перед началом очередного цикла измерения первым импульсом, приходящим с любого из датчиков 1 и 2 на формирователь сброса 14, триггеры счетчиков 7 и 8 устанавливаются 25 в нулевое состояние;

Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента на валу, содержащее два импульсных датчика, разнесенных по цлине вала, блок сравнения, цифровой счетчик, формирователь импульсов сброса и блок индикации, о т л и а ю щ е е с я тем, что, с цельк повышения точности измерения мгновенных значений знакопеременного.крутяш го момента, в нем цифровой счетчик выполнен в виде двух независимых празрядных счетчиков, входы которых подключены к соответствующим импульсным датчикам, а выходы и разрядов соединены с входами и поразрядных схем сравнения блока сравнения, при этом обнуляющие входы и-разрядных счетчиков соединены с выходом формирователя импульсов сброса, а выходы старших разрядов цифровых счетчиков связаны с формирователем модуля счета блока сравнения, причем выходы поразрядных схем сравнения и формирователя модуля счета связаны со входами блока индикации.

Источники информации, принятые во вйимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

9 1352275, кл . G 01 L 3/10, 1974.

° 2. Авторское свидетельство СССР

М 558186, кл. G 01 L 3/10, 1975 (прототип).

Составитель Г.Целибеев

Редактор Н.Шильникова Техред A. Куликовская Корректор С.Шекмар

Заказ 409б/14 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5 %» »

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4