МОМЕНТОМЕР Российский патент 2005 года по МПК G01L3/22 

Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано для измерения крутящего момента на непрерывно вращающихся валах, например, электродвигателей.

Известны моментомеры, основанные на статическом методе измерения, при котором крутящий момент на валу определяется при установившейся скорости вращения вала.

Данные моментомеры имеют три основные разновидности: тормозные, приводные, трансмиссионные.

Наиболее простыми и распространенными являются тормозные моментомеры, которые совмещают в себе тормозное устройство, нагружающее испытываемый двигатель тормозным моментом, и измерительный блок, необходимый для измерения этого момента.

Применяются измерительные блоки различных типов: маятниковые, крутильные, рычажные, компенсационные (Потапов Л.А., Юферов Ф.М. Измерение вращающих моментов и скоростей вращения микроэлектродвигателей. - М.: Энергия, 1974). Наиболее близкими к предлагаемому являются тормозные электромагнитные моментомеры с дополнительным противовесом (Пермский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды. Информ. листок №462-85. УДК 531.232.082. Маятниковый моментомер с дополнительным противовесом).

Однако указанный моментомер обладает низкой точностью измерений из-за ограниченных размеров измерительной шкалы. Для отсчета показаний используется сектор шкалы в 120є, так как для начала отсчета не может быть использовано горизонтальное положение стрелки моментомера. Поворот маятникового противовеса на 90є от исходного вертикального положения для установки начальной точки отсчета приводит к “опрокидыванию” моментомера. Смещать начальную точку отсчета, соответствующую горизонтальному положению маятникового противовеса, необходимо и из-за “опрокидывания” моментомера, которое происходит при прекращении отсчета, когда нагрузка снимается с моментомера и маятниковая система возвращается в исходное состояние и по инерции проходит через нулевую точку.

Кроме этого, на моментомере невозможна калибровка (установка на нуль начала отсчета шкалы) перед началом измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений и обеспечение калибровки моментомера.

Указанная цель достигается установкой регулируемого по высоте с фиксацией в рабочем положении ограничителя движения дополнительного противовеса, при этом вес дополнительного противовеса выбирается из расчета

Р_д.пр=Р_м.пр·_R/r,

где Р_д.пр - вес дополнительного противовеса;

Р_м.пр - вес маятникового противовеса;

R - расстояние от оси вращения маятникового противовеса до его центра тяжести;

r - радиус кулачка с дополнительным противовесом.

Установкой ограничителя движения дополнительного противовеса достигается установка нулевой точки отсчета при повороте маятникового противовеса на 90є^{от исходного вертикального, что приводит к расширению шкалы измерений и за счет этого увеличению точности измерений.}

На фиг.1 изображен моментомер, общий вид; на фиг.2 - вид А; на фиг.3 даны характеристики моментомера.

На основании 1 моментомера неподвижно закреплен кронштейн 2 со шкалой 3 и кронштейны 4 и 5 со свободно вращающейся осью 6 немагнитного металлического диска 7. В шарикоподшипниках кронштейна 2 установлен фланец 8 с системой электромагнитов 9, указателем 10, эксцентрично расположенным маятниковым противовесом 11 и кулачком 12.

В диаметральной канавке кулачка 12 располагается дополнительный противовес - гибкая нить 13 с грузом 14, который своим основанием находится на ограничителе 15, который устанавливается в рабочее положение по высоте при помощи резьбовых соединений 16. Другой конец гибкой нити 13 неподвижно закреплен на кулачке 12 в точке, диаметрально противоположной точке крепления противовеса 11. Груз 14 отклоняет подвижную электромагнитную систему 9 с указательной стрелкой 10 в исходное крайнее левое (правое) положение. К оси 6 посредством муфты 17 присоединяется вал 18, на котором необходимо измерить крутящий момент.

Для лучшего “захвата” противовеса ограничителем при возврате измерительной системы в исходное положение противовес может быть выполнен в виде конуса острием вниз, а ограничитель в виде воронки.

Моментомер работает следующим образом.

При возникновении на валу 18 крутящего момента диск 7 приходит во вращение в магнитном поле электромагнитов 9. Индуктируемые в немагнитном металлическом диске 7 токи взаимодействуют с магнитным полем системы электромагнитов 9, вследствие чего последняя вместе с фланцем 8, кулачком 12 и указательной стрелкой 10 увлекается в направлении вращения немагнитного металлического диска 7 и останавливается под некоторым углом к первоначальному. При вращении электромагнитной системы 9, жестко скрепленной с помощью фланца 8 с кулачком 12, происходит накручивание гибкой связи 13 с противовесом 14 на профильную поверхность кулачка 12.

Тормозной момент, создаваемый дополнительным противовесом, остается постоянным.

Меняется в зависимости от угла поворота а лишь тормозной момент, вызванный маятниковым противовесом 11.

М_м.пр=Р_м·_{R· cosα ,}

где М_м.пр - тормозной момент маятникового противовеса;

Р_м - вес маятникового противовеса;

R - расстояние от оси вращения маятникового противовеса до его центра тяжести.

α - угол поворота системы электромагнитов с маятниковым противовесом.

Положение моментомера в начале шкалы с ограничителем является более устойчивым, так как ограничитель нейтрализует действие дополнительного противовеса при прохождении измерительной стрелкой нулевой точки отсчета и исключает “опрокидывание” моментомера. При нейтрализации дополнительного противовеса маятниковый противовес действует против “опрокидывания” моментомера.

Калибровка моментомера происходит перемещением по вертикали ограничителя 15 при помощи резьбовых соединений 16 с фиксацией в положении, соответствующим нулевой точке шкалы 3.

В заявленном техническом решении применение регулируемого по высоте с фиксацией в рабочем положении ограничителя движения дополнительного противовеса, закрепленного на гибкой связи в точке, диаметрально противоположной точке крепления маятникового противовеса, является новым признаком. Новым также является и форма противовеса в виде конуса, а ограничителя в виде воронки.

В решении дана также формула расчета дополнительного противовеса, отклоняющего подвижную маятниковую систему с указательной стрелкой на 90є от исходного вертикального положения.

Следовательно, указанные отличительные признаки дают основание считать заявленное техническое решение соответствующим критерию “новизна”.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленное техническое решение соответствует условиям патентоспособности изобретения: является новым; имеет изобретательский уровень; промышленно применимо.

Изобретение относится к приборостроительной промышленности, а именно к конструкции моментомеров, используемых для замера крутящего момента на валах электродвигателей. В моментомере маятниковое измерительное устройство с дополнительным противовесом снабжено ограничителем, регулируемым по высоте и фиксируемым в рабочем положении, а вес дополнительного противовеса определяется из уравнения, приведенного в формуле изобретения. Технический результат - повышение точности измерений и обеспечение калибровки моментомера. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Моментомер, содержащий основание с кронштейном, в подшипниках которого установлен связанный с контролируемым валом немагнитный диск, и электромагнитную систему, включающую фланец с электромагнитами, а также измерительный блок со шкалой, маятниковым и дополнительным противовесами, связанными со стрелкой и фланцем, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений и обеспечения калибровки шкалы, основание содержит регулируемый по высоте с фиксацией в рабочем положении ограничитель движения дополнительного противовеса, вес которого рассчитывается по формуле

Р_д.пр=Р_м.пр·_R/r,

где Р_д.пр - вес дополнительного противовеса;

Р_м.пр - вес маятникового противовеса;

R - расстояние от оси вращения до центра тяжести маятникового противовеса;

r - радиус кулачка с дополнительным противовесом.