Устройство для измерения крутящего момента

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

«н974159 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20. 05. 81 (21) 3 29 53 47/18- 10

131)М Кл с присоединением заявки ¹â€”

G О1 L 3/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 151182. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 1511.82 (531 УДК 531. 781 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.Å. Дубинин и В.Г. Толкачев

Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (71) Заявитель (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ И ЗМ ЕР E НИЯ КРУТЯЩЕГО

МОМЕНТА

Изобретение относится к силоизме.рительной технике, Известен измеритель крутящего мо.мента, содержащий входной и выходной валы, связанные посредством зубчатой передачи, пневматический датчик усилия и регистратор (1).

Однако данный измеритель не обеспечивает требуемой точности измерения. 1

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения крутящего момента, содержащее основание, планетарную передачу, неподвижная шестерня которой связана 15 с преобразователем усилия во вторичный сигнал, и измерительную схему с регистратором (2).

Недостатками известного устройства являются низкая чувствительность и 2О точность измерения, обусловленные влиянием трения между элементами преобразователя усилия at вторичный сигнал и зависимостью показаний от тем, пературы, 25

Цель изобретения - повьыение чувствительности и точности измерения.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство aF.çäeíû жестко связанные с основанием ограничитель и, 30 две опоры неподвижной шестерни и металлический шар, а преобразователь усилия выполнен в виде размещенных в биметаллическом корпусе измерительного и компенсационного элементов, обмотки возбуждения которых соединены последовательно-согласно и связаны с источником синусоидального напряжения, а измерительные обмотки соединены последовательно-встречно, причем измерительный элемент преобразователя усилия связан с неподвижной шестерней посредством указанного шара, расположенного диаметрально противоположно ограничителю, а опоры размещены.симметрично относительно ограничителя, при этом центральный угол между ограничителем и каждой из опор меньше 90, Измерительная схема выполнена в виде двух блоков умножения, блока деления, функционального блока и трех масштабных блоков, причем измерительные обмотки свяэаны с первым входом блока деления, второй вход которого через функциональный блок соединен с первым масштабным блоком, при этом выход блока деления связан с одним входом первого блока умножения, другой вход которого соединен со вторым масштабным блоком, 974159 а выход — с первым входом второго блока умножения и регистратором, причем второй вход нторого блока умножения связан с третьим масштабным блоком, а выход — с регистратором.

На чертеже предстанлено предлага" 5 смое устройство.

Устройство для измерения крутящего момента содержит ведущий вал 1 планетарную передачу в ниде шестерни

2, связанной, например, шлицевым 1О соединением с валом 1, сателлита З,установленного на оси водила 4 с возможностью свободного вращения, и неподвижной шестерни 5, ограничитель б углового поворота шестерни 5, опоры

7 с жесткими сферическими .наконечниками, металлический шар 8, измеритск> o(>ый 9 и компенсационный 1 0 элементы преобразователя усилия во вторичный сигнал с обмотками возбуждения 11 и измерительными 1 2, корпус

13 преобразователя усилия, источник синусоидального напряжения 14, измерительную схем .состоящую из блока деления 15, дв ф блоков умножения

16 и 17, трех масштабных блоков 18-20 и функционального блока 21, и регистратор 22, Ограничитель б,;: опоры 7 и корпус

13 жестко связанФ с основанием устройстна, Опоры 7 размещены симметрич-30 но относительно ограничителя б, причем центральный угол между каждой из о опор Й ограничителем составляет 60

Непод»ижная шестерня связана с измери"ельным э»ементом 9 преобразо- 35 вателя усилия посредством металлического шара 8.

Обмотки возбуждения 11 силоизмерительных элементов 9 и 10 связаны 4О между собой последовательно-согласно и соединены с источником синусоидального напря>кения 14. Элементы 9 и 10 выполнены в виде колец, например, из магнитомягкого феррита, Корпус 13 выполнен с биметаллическим покрытием, что обеспечивает зкранирование преобразонателя усилия от внешних помех.

Измерительные обмотки 12, элементов 9 и 10 соединены между собой последовательно-встречно и соединены с первым входом блока деления ",5.

Второй вход блока деления 15 через функциональный блок 21 соединен с первым масштабным блоком 18. Выход блока деления 1 связан с одним входом первого блока умножения 16. Другой вход блока умножения 16 соединен со ым масштабным блоком 19. Выхо>,ока умножения 1б соединен с пе " входом второго блока умноже- 6О ния «7 и с регистратором 22. Второй вход блока умножения 17 соединен с третьим масштабным блоком ?О. Выход блока умножения 17 соединен с регистратором 22. 65

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии. крутящего момента на ведущем вале 1 сила давления зубь-. ев сателлита 3 на зубья неподвижной шестерни. 5 равна нулю, При этом сила давления неподви>кной шестерни 5 на шар 8 и измерительный элемент 9 преобразователя усилия также ранна нулю, Вследствие того, что силоизмерительные элементы 9 и 10 находятся в равных условиях, то и сигнал на выходе измерительных обмоток 12, соединенных последовательно-встречно, ра,вен нулю. При этом на первый вход блока деления 15 электрический сигнал не.поступает. На входах регистратора

22 сигналЫ равны нулю. При появлении

I крутящего момента М„ на входе планетарной передачи неподвижная шестерня 5 стремится провернуться вокруг сноей оси. Сателлит 3 вращается как нокруг оси водила 4, так и вокруг оси планетарной передачи. В зубчатом за.цеплении шестерни 2 с сателлитом 3 появляется тангенциальная сила Р. которая равна:

1 р Мкр ! где Р— тангенциальная сила

И вЂ” крутящий момент на входе планетарной передачи, радиус делительной окружности шестерни 2 ведущего вала 1, В зубчатом зацеплении сателлита 3 с неподвижной шестерней 5 возникает сила реакции, которая равна по неличине и противоположно, направлена силе, возникающей в зацеплении шестерни 2 с сателлитом 3, Из этого следует, что на неподвижную шестерню 5 действуют тангенциальная Я.„ и нормальная к„ составляющие силы реакциИ .

Тангенциальная состанляющая силы реакции P равна по модулю тангенци" альной силе Р-, т.е.

R Р р

О>

Нормальная составляющая К силы реакции равна »= т+ И где ñ/.— угол зубчатого з ацепления.

Под действием нормальной силы ре" акции р неподвижная шестерня 5 стремится выйти из зацепления, Этого не происходит и силу R» через металлический шар 8 воспринимает силоизмерительный элемент 9. Под.,действием силы К „ на силоизмерительный элемент 9 происходит изменение его магнитной проницаемости, Это вызывает изменение величины ЭДС, нанодимой в измерительной обмотке 12 элемента 9.

На выходе обмоток 12 измерительного

97 4159

9 и компенсационного 10 элементов .появляется разностный сигнал, пропорциональный величине нормальной составляющей силы реакции К, который подается на первый вход блока деления 15. На вход функционального блока 21 подается сигнал с выхода масштабного блока 18, пропорциональный величине угла зубчатого зацепления

С выхода функционального блока 21 на второй вход блока деления 15 пода- t6 ется сигнал, пропорциональный величи) не тангенса угла зацепления -kg@ .На один вход первого блока умножения 16 поступает электрический сигнал, рав ный тангенциальной составляющей силы 15 реакции к, „/ . На другой вход блока 16 поступает сигнал с масштабного блока 19, пропорциональный величине радиуса делительной окружности шестерни ки, . С выхода блока 16 на пер- 2О вый вход блока 17 и на регистратор

22 подается сигнал, пропорциональный величине крутящего момента М р на ведущем вале 1. На второй вход блока умножения 17 подается сигнал с блока

20, пропорциональный величине передаточного числа планетарной передачи К.

С выхода блока 20 на вход регистрирующего прибора 22 поступает сигнал, пропорциональный величине крутящего момента на выходном валу планетарной передачи и водила 4. Для уменьшения влияний на результат измерения температуры, электромагнитных полей и вибраций применена компенсационная схема измерения, .Поскольку чувствительный 9 и компенсационный 10 элементы находятся в одинаковых условиях, а сигнал на выходе равен разности сигналов, обусловленных магнитными состояниями этих элементов, то влияние 46

Названных дестабилизирующих факторов уменьшается.

Использование в устройстве ограничителя и опор неподвижной шестерни, металлического цара для передачи уси- g$ лия на измерительный элемент преобразователя усилия во вторичный сигнал, корпус которого выполнен биметаллическим, а также компенсационной силоизмерительной схемы, позволяет повысить чувствительность и .точность из-: ° мерения.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения крутящеro момента, содержащее.ocнование, планетарную передачу, неподвижная шестерня которой связана с преобразователем усилия во вторичный сигнал, и измерительную схему с регистратором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в него введены жестко связанные с основанием ограничитель и две опоры неподвижной шестерни и металлический шар, а преобразователь усилия выполнен в виде размещенных в биметаллическом корпусе измерительного и компенсационного элементов, обмотки возбуждения которых соединены последовательно-согласно и связаны с источником синусоидального напряжения, а измерительные обмотки соединены последовательновстречно, причем измерительный элемент преобразователя усилия связан с неподвижной шестерней посредством указанного шара, распопоженного диа метрально противоположно ограничителю, а опоры размещены симметрично относительна ограничителя, при этом центральный угол между ограничителеМ и каждой из опор меньше 90

О

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что измерительная схема выполнена в виде двух блоков умножения, блока деления, функционального блока и трех масштабных блоков, причем измерительные обмотки связаны с первым входом блока деления, второй вход которого через функциональный блок соединен с первым масштабным блоком, при этом выход блока деления связан с одним входом первого блока умножения, другой вход. которого соединен со вторым масштабO ным блоком, а выход — с первым входом второго блока умножения и регист ратором, причем второй вход второго блока умножения связан с третьим масштабным блоком, а выход — с регистратором.

Источники информац и, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 543842, кл. G01 L 3/20, 06.10.75.

2. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели, И., Государственное из-во оборонной промышленности, 1955, с.451, фиг.530 (rlpoтотип)..

974159

Составитель Г.Целибеев

Редактор И.Митровка Техред Т.Маточка Корректор С.Шекмар

Заказ 8680/56 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, Ул.Проектная, 4