Устройство для измерения крутящегомомента

 

О П И С А Н И Е ()838451

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистичесиик .Республик (К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 17. 05. 79 (21) 2766504/18-10 (51)М. КФ.

G 0l L 3/14 с присоединением заявки .%—

Гесударствеикье кеиктет

СССР ее делан кэебретеикй и открытей (23 ) Приоритет—

Опубликовано15.06.81 ° Бюллетень М 22 (53) УД1(53) 78) (088 ° 8) Дата опубликования описания 17.06. 81 (72) Автор изобретения

Б. А. Лабковский

Ижевский сельскохозяйственный инсти т (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО

МОМЕНТА мерения.

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента.

Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее веду5 щий и ведомый валы с дисками, связанными между собой центробежными маятниками t)3

Недостаток устройства заключается

10 в том, что оно не обеспечивает требуемой точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является устройство для измерения крутящего момента, содержащее ведущий и ведомый валы с дискамй, связанными между собой при помощи неуравновешенных относительно своих осей вращения звеньев 21.

Недостатком такого устройства также является низкая точность изЦель изобретения — повь вение точности измерения.

Укаэанная цель достигается эа счет того, что в него введены электромагнитная муфта и фотоэлектрический датчик угла взаимного рассогласования валов, а неуравновешенные звенья выполнены в виде сателлитов, связанных посредством гибких связей с ведомым диском, при этом электромагнитная муфта выполнена в виде свободно установленных на ведомом валу стакана с индуктором и размещенным внутри стакана якорем с зубчатым колесом и неподвижной катушки возбуждения с магнитопроводом, охватывающим стакан муфты напротив индуктора и якоря, а датчик угла . — в виде двух рядом расположенных дисков с щелями, один из которых жестко связан с ведомым валом, а другой — размещен на стакане муфты, источника света и фотоприемника, размещенных по разные стороны дисков с щелями, причем зубчатое коле838451

3 со .якоря муфты находится в зацепле нии с зубчатыми секторами, жестко, связанными с концами параллельных ведущему и ведомому валам осей,свободноустановленных в отверстиях ведущего дис5 ка и днища стакана муфты, при этом с осями жестко связаны рычаги с натяжными роликами гибких связей, а на самих осях свободно установлены неуравновешенные сателлиты, причем фо- 10 топриемник датчика угла электрически связан через усилитель с обмоткой возбуждения электромагнитной муфты.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемого устройст- 15 ва; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.l.

Устройство для измерения крутящего момента содержит диск 1, закрепленный на ведущем валу, и диск 2, закрепленный на ведомом валу, гибкие . связи 3 одними концами закреплены на диске 2, а другими на сателлитах

4, неуравновешенных относительно своих осей вращения. Гибкие связи 3 охватывают натяжные ролики 5, шарнирно установленные на рычагах 6, которые жестко связаны посредством осей, параллельных ведущему и ведомому валам с зубчатыми секторами 7, входящими в зацепление с зубчатым колесом

8 якоря 9 электромагнитной муфты. Оси с рычагами 6 и зубчатыми секторами 7 свободно установлены в отверстиях ведущего диска и днища стакана электромагнитной муфты. В стакане муфты ус35 тановлен индуктор, выполненный в виде магнитопровода с зубьями 10 и немагнитного кольца 11. В корпусе устройства размещен магнитопровод 12 с катушкой 13 возбуждения, который ох40 ватывает стакан муфты напротив индуктора и якоря. Диски 14, 15 с щелями фотоэлектрического датчика угла взаимного рассогласования валов закреп45 лены, соответственно, на стакане муфты и на ведомом валу. По разные стороны дисков 14 и 15 размещены источник 16 света и фотоприемник 17, электрически связанный через усилитель

18 с катушкой возбуждения электромагнитной муфты.. Стакан с индуктором и якорь электромагнитной муфты свободно установлены на ведомом валу, а неуравновешенные сателлиты свободно ус55 тановлены на осях параллельных ведущему и ведомому валам.

Устройство для измерения крутящего момента работает следующим образом. ф

При вращении системы на неуравновешенный сателлит. 4 действует центробежная сила, создающая момент относительно его оси вращения, равный

И1= Ч-S lè д- (1) где с(. — угол поворота сателлита относительно положения, характеризуемого наибольшей удаленностью центра масс сателлита от оси, вращения диска

V=mRS где m — масса неуравновешенной части сателлита; — усредненная скорость вращег, иия ведущего вала;

КН вЂ” расстояние от оси вращения диска до оси вращения сателлита; — расстояние от оси вращения сателлита до его центра масс.

Моменты через гибкие связи 3 передаются на диск 2, закрепленный на ведомом валу, в результате чего ведомый вал вращается синхронно с ведущим. Усилие натяжения в гибкой связи 3 может быть определено уравнением вида

T„= —, (2) 2.

Р где М 2 — момент на ведомом валу — радиус диска 2.

Усилие Q с которым гибкая связь

3 оказывает воздействие на натяжной ролик 5, определяется уравнением вида т, (3) где — угол схвата натяжного ролика гибкой связью.

Сила О создает на рычаге 6 момент

М,5-— О .h (4) где h — плечо силы Q относительно оси вращения рычага 6.

Момент М g на рычаге 6 .устанавливается моментом, передаваемым через зубчатую передачу 7-8 со стороны якоря 9 электромагнитной муфты. Величина последнего определяется величиной тока в катушке 13 возбуждения.

При изменении крутящего момента

М на ведомом валу изменяется в соответствии с уравнением 2 усилие натяжения гибкой связи 3- Т. Но с иэме1 нением усилия Т нарушается равнове- . сие сателлита 4, что приводит к изменению угла g (уравнение I), т.е. к повороту сателлита.

Это обуславливает поворот ведущего вала относительно ведомого, что

83845

М, (э ) 2S на. фиксируется датчиком, составленным дисками 14 и 15, источником 16 света, и фотоприемником 17. Выходной сигнал с фотоприемника 17 через усилитель

18 подается в катушку 13 возбуждения, В результате этого момент на якоре 9 электромагнитной муфты изменяется, что приводит к изменению Q которое влечет восстановление угла А, до первоначального значения. 10

Таким образом, как бы не менялся крутящий момент М величина угла

А, а следовательно и конфигурация системы остается неизменной (в пределах допустимой точности измерения) . 15

Но при.неизменной конфигурации системы момент на рычаге 6 Мззависит только от величины крутящего момента

М,уравнения 2, 3 и 4) 9.r San

В соответствии с этим момент М, на якоре 9 равен,1 Д де Z Z — число зубьев, соответственно, зубчатого сектора 7 и зубчатого колеса 8.

Но величина момента М, определяется величиной тока в катушке 3

i3 возбуждения.

< эю

Поэтому, ток в катушке 13 возбуждения полностью определяется величийой крутящего момента М и mome может быть использован в качестве выходного сигнала устройства для измерения крутящего момента.

Из уравнения 6 видно, что величина выходного. сигнала устройства не зависит от скорости вращения ведущего вала.

Всегда возможен такой подбор параметров, при которых номинальное значение угла охвата /Ь значительно.

Но тогда даже сравнительно большие изменения угла f3 приводят лишь к незр начит ельному изменению з10 —, а следовательно, к очень малым ошибкам выходного сигнала. Так как чувствительность преобразователя крутящего момента в угол . очень велика, то величина статической ошибки незначитель1 6

Выбор большой величины передаточ2

° р ного отношения U = —" приводит к малым

Xg габаритам электромагнитной муфты, что обуславливает малые величины динамической ошибки.

Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее ведущий и ведомый валы с дисками, связанными между собой при помощи неуравновешенных относительно своих осей вращения звеньев, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены электромагнитная муфта и фотоэлектрический датчик угла взаимного рассогласования валов, а неуравновешенные звенья выполнены в виде сателлитов, связанных посред- ством гибких связей с ведомым диском

1 при этом электромагнитная муфта выполнена в виде свободно установленных на ведомом валу стакана с индуктором и размещенным внутри стакана якорем с зубчатым колесом и неподвижной катушки возбуждения с магнитопроводом, охватывающим стакан муфты напротив индуктора и якоря, а датчик угла — в виде двух рядом расположенных дисков с щелями, один из которых жестко связан с ведомым валом, а другой — размещен на стакане муфты, источника света и фотоприемника,размещенных по разные стороны дисков с щелями, причем зубчатое колесо якоря муфты находится в зацеплении с зубчатымн секторами, жестко связанными с концами параллельных ведущему и ведомому валам осей, свободно установленных в отверстиях ведущего диска и днища стакана муфты,при этом с осями жестко связаны рычаги с натяжными роликами гибких связей, а на самих осях свободно установлены неуравновешенные сателлиты,причем фотоприемник датчика ° угла электрически связан через усилитель с обмоткой возбуждения электромагнитной муфты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 57665, кл. G 01 L 3/24, 23.06.39.

2. Авторское свидетельство СССР

9 575508, кл. G 01 L 3/14, 02.01.73. (прототип).

83845) 4 l .2

Составитель Г. Целибеев

Редактор Л. Долинку Техред Е. Гав илешко Корректор С. Щомак

Заказ 4412 61 Тирак 907 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4