Устройство для измерения момента навалу
Союз Советскик
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ
Опубликовано 07.08,81 6кзллетеиь 89 29
Дата опубликования описания 070Ц81 (51)м. кл.з
G 0l L 3/10
Государственный комитет
СССР по делам изобретений н открытий (5З) У4К 531.781 (088.8) (72) Авторы изобретен и я
С.И.Х<бырь и Н.В.Зимин и (71) заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
МОМЕНТА НА ВАЛУ
Изобретение относится к области силоиэмерительной техники и может быть использовано для иэмерения переменной и постоянной составляющих крутящего момента на вращающемся валу в установках, где частота пульсационной составляющей момента кратна частоте вращения вала и имеет характер установившегося процесса.
Известное устройство для измерения крутящего момента на валу, содержащее два импульсных датчика, разнесенных по длине вала, блок сравнения, измерительную схему и индикатор, не обеспечивает требуемой точности измерения (1).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является устройство для измерения момента на валу, содержащее два диска с метками, связанных с крайними сечениями базового участка вала, датчики считывания меток с усилителями-формирователями, блок формирования временных
25 меток интервалов и измерительную схему f2).
Недостатком такого устройства является низкая точность измерения .переменной составляющей и экстре- З0 мальных значений крутящего момента в установившемся режиме работы устройства.
Целью изобретения является повышение точности измерения.
Укаэанная цель достигается эа счет того, что в него введен блок селекции сигналов, состоящий иэ последовательно соединенных сХемы формирования синхроимпульсов, схемы начала выборки и схемы совпадения, выход которой непосредственно связан с измерительной схемой и через схему конца выборки со вторым входом схемы начала выборки, причем третий вход схемы начала выборки и второй вход схемы совпадения связаны с выходом блока формирования временных интервалов, а вход схемы формирования синхроимпульсов связан с выходом одного усилителя-формирователя.
На фиг.1 показана блок-схема устройства, на фиг.2 — временная диаграмма работы устройства.
Устройство для измерения момента на валу (фиг.1) содержит упругий вал 1, с жестко закрепленными на нем измерительными дисками 2 с равномерными метками по периферии и датчики считывания меток 3 и 4, сое"
853436
,циненные с соответствующими усилителями-преобразователями 5 и б, выходы которых связаны с входами блока формирования временных интервалов 7.
Блок селекции сигналов состоит из схемы формирования синхроимпульсон 8, схемы совпадения 9, схемы на-, чала выборки 10 и схемы конца выборки 11. Вход схемы формирования синхроимпульсов 8 связан с выходом одного из усилителей-формирователей, а выход через схему начала выборки
10 - co схемой совпадения 9. Выход схемы совпадения 9 связан с измерительной схемой 12 и через схему конца выборки 11 — co вторым входом схемы начала выборки 10, а второй вход схемы сравнения 9 и третий вход схемы начала выборки 10 соединены с выходом блока формирования временных интервалов 7 °
Устройство работает следующим образом.
На упругий вал 1 действует установившийся крутящий момент, содержащий постоянную и переменную составляющие. Частота переменной составляющей крутящего момента М кратна угловой частоте вращения вала 1 (фиг.2, М). Под действием постоянной составляющей крутящего момента пространственное взаимное расположение измерительных дисков 2 изменилось ча постоянную величину, пропорциональную приложенной постоянной составляющей крутящего момента.
Наряду с постоянным по времени смещением дисков 2 угловое смещение между ними изменяется под действием переменной составляющей момента, При вращении вала 1 на выходе датчиков 3 и 4 появляются гармонические напряжения, сдвинутые по фазе (фиг, 2, U >,Ù на угол, пропорциональный действующему крутящему моменту. Сигналы с выходов датчиков
3 и 4 поступают на усилители-формирователи 5, б, преобразующие их, например, н напряжения типа "меандр" с фронтами, жестко связанными с моментами перехода гармонических напряжений на выходе датчиков 3 и 4 через нуль. Выходы формирователей 5 и б управляют входами блока формирования временных интервалов 7, на выходе которого вырабатываются прямоугольные импульсы с длительностью, пропорциональной приложенному крутящему моменту и обратно пропорциональной скорости вращения вала 1 .(.фиг.2, а) .
Длительность каждого из этих импульсов содержит три составляющие: составляющую, определяемую начальной устанОвкой дисков 2, составляющую, пропорциональную величине установивщейся постоянной составляющей момента и составляющую, изменяющуюся от импульса к импульсу и пропорциональную переменной составляющей крутящего момента.
С выхода схемы б на вход схемы формирования синхроимпульса 8 поступает напряжение типа "меандр".
На выходе схемы 8 вырабатынается синхроимпульс {фиг.2,б) с частотой повторения, равной угловой частоте вращения вала 1. Временное положение синхроимпульса жестко связано с определенной фазой и величиной переменной составляющей момента. Такая же жесткая временная связь существует между синхроимпульсами на выходе блока 7, поэтому импульсы на выходе блока 7, отстоящие на одном и том
15 же временном расстоянии от синхроимпульса, характеризуют одну и ту же вазу., а следонательно, и величину крутящего момента (фиг.2,а).
Для выделения импульсов с вы2О хода блока 7, отстоящих на одном и том же расстоянии от сннхроимпульса, в устройство введен блок селекции сигналов.
В зависимости от частоты перемен25 ной составляющей крутящего момента, числа зубьев, количества измерений, которые необходимо провести на периоде переменной составляющей крутящего момента, число импульсов, пропускаемы< на вход йэмерительной схемы 12, может быть различным. Количество этих импульсов н пачке (выборке) определит точность кусочно-линейной аппроксимации измеряемого момента.
Момент начала прохождения импульсон с блока 7 на измерительную схему 12 определяется схемой начала выборки 10, на вход которой поступает синхроимпульс со схемы 8. С момента поступления синхроимпульса
40 со схемы 8 схема 10 начинает подсчитывать количество импульсов, поступающих с блока 7 на третий вход схемы 10. В зависимости от заложенной н схеме 10 программы при поступ4 ленин К(-го импульса (фиг.2,а) на выходе схемы 10 вырабатывается импульс, открывающий схему совпадения
9 (фиг.2,в). Импульсы с выхода блока 7 начинают проходить через схему 9 на измерительную схему 12 ,(фиг.2,г) .
Импульсы с выхода схемы 9 поступают. также на вход счетчика схемы конца выборки 11. По приходе
К1-го импульса с блока 7 (фиг.2,а), номер которого заложен н программе схемы ll на выходе схемы 11 вырабатывается сигнал (фиг.2.ц),поступающий на второй вход схемы
10, которая закрывает схему совпа60 дения 9 и сигналы с блока 7 на блок
12 не поступают. Схемы 10 и 11 подготавливаются к новому циклу работы.
Таким образом на измерительную схему 12 поступают пачки импульсов с блока 7, несущие информацию о
853436 действующем крутящем моменте. Эта информация преобразуется схемой 12 в величину, пропорциональную крутящему моменту, действующему на валу в жестко связанные с углом поворота вала отрезки времени, например путем определения постоянной составляющей напряжения последовательности импульсов, поступающих на вход схемы
12.
° . Использование в устройстве для измерения момента на валу блока селекции сигналов позволит повысить точность измерения переменнойсоставляющей .и экстремальных значений крутящего момента.
Формула изобретения устройство для измерения момента ;р на валу, содержащее два диска с метками, связанных с крайними сечениями базового участка вала, датчики считывания меток с усилителями-формирователями, блок формирования временных интервалов и измерительную схему, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен блок селекции сигналов, состоящий из последовательно соединенных схемы формиро-. вания синхроимпульсов, схемы начала выборки и схемы совпадения, выход которой непосредственно связан с измерительной схемой и через схему конца выборки со вторым входом схемы начала выборки, причем третий вход схемы начала выборки и второй вход схемы совпадения связаны с выходом блока формирования временных интервалов, а вход схемы формирования синхроимпульсов связан с выходом одного усилителя-формирователя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 558186, кл. G 01 L 3/10, 13.08.75, 2. Фролов Л.Б. Измерение крутящего момента. М., Энергия, 1967, с.47.-48 (прототип).
