УСТРОЙСТВО БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Российский патент 2005 года по МПК G01L3/10 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при разработке аппаратуры для контроля и измерения крутящего момента.

Известны устройства для измерения крутящего момента (см. а.с. СССР №538247 от 03.09.75 г., кл. МКИ G 01 L 3/10).

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность его работы при повышенных оборотах вала.

Известно устройство бесконтактного измерения крутящего момента (см. информационно-аналитический журнал “Газотурбинные технологии” выпуск №5 (26), 2003 г., стр.34-35 - прототип), включающее ротор, содержащий тензомост, преобразователь напряжения в частоту, вращающуюся обмотку трансформатора, выпрямитель и статор с расположенным на нем усилителем импульсов, неподвижной обмоткой трансформатора, электронного блока обработки, причем усилитель импульсов и преобразователь связаны емкостной связью, включающую вращающуюся и неподвижную пластины конденсатора.

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность работы устройства при повышенных оборотах ротора, когда вращающаяся пластина конденсатора вследствие центробежных сил начинает деформироваться и отслаиваться вплоть до разрушения, что снижает точность и надежность работы всего устройства.

Целью предлагаемого устройства является устранение указанного недостатка, т.е. повышение надежности его работы.

Указанная цель достигается тем, что в известном техническом решении, содержащем ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающейся обмоткой трансформатора и статор с расположенными на нем усилителем импульсов, связанным с преобразователем конденсатором емкостной связи, имеющим неподвижную пластину, неподвижной обмотки трансформатора, электронного блока обработки информации неподвижная пластина конденсатора располагается непосредственно в электрическом поле вращающейся обмотки трансформатора, преобразователь и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей “массой” (т.е. общим заземлением), а выход преобразователя соединен с вращающейся обмоткой трансформатора, что дает возможность исключить такой элемент конструкции как вращающаяся пластина конденсатора, а ее функцию осуществления емкостной связи переложить на вращающуюся обмотку трансформатора.

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже, где

1. Тензомост

2. Преобразователь напряжения в частоту

3. Выпрямитель-стабилизатор

4. Вращающаяся обмотка трансформатора

5. Усилитель импульсов

6. Неподвижная пластина конденсатора

7. Неподвижная обмотка трансформатора

8. Генератор переменного напряжения

9. Электронный блок обработки информации

А – ротор

Б - статор.

На роторе А жестко закреплены: тензомост 1, преобразователь 2, выпрямитель-стабилизатор 3, подвижная обмотка трансформатора 4, причем одно плечо тензомоста 1 соединено с входом преобразователя 2, а второе - с выпрямителем-стабилизатором 3, вход которого соединен с обмоткой 4. Выход преобразователя 2 также соединен с обмоткой 4.

На статоре Б размещена неподвижная обмотка 7, соединенная с генератором переменного напряжения 8, усилитель импульсов 5, выход которого соединен с электронным блоком обработки информации 9, а вход с неподвижной пластиной конденсатора 6, расположенной непосредственно над частью подвижной обмотки 4 трансформатора в зоне эффективного действия ее электрического поля.

Преобразователь 2 и усилитель импульсов 5 имеют между собой электрическую связь посредством “заземления”, т.е. через “массу”, поскольку основные несущие детали статора и ротора изготовлены из электропроводных материалов.

Устройство работает следующим образом: напряжение питания U_пит. подается на генератор переменного напряжения 8, с выхода которого переменное напряжение подается на неподвижную обмотку трансформатора 7. Создаваемое обмоткой 7 электромагнитное поле возбуждает во вращающейся обмотке 4 электрический ток, который выпрямляется и стабилизируется выпрямителем-стабилизатором 3 и подается на тензомост 1.

При вращении и нагрузке ротора возникающая деформация передается на тензодатчики тензомоста 1, которые вырабатывают сигнал разбаланса моста, характеризующий величину крутящего момента, который подается в преобразователь 2, преобразующий его в частоту. Этот частотный сигнал поступает на вращающуюся обмотку 4.

Электрическая емкость, образованная этой обмоткой и неподвижной пластиной конденсатора, образует емкостную связь, по которой преобразованный сигнал разбаланса подается на усилитель импульсов 5.

Вторым каналом этой связи является электрическая связь через “массу”, т.е. токопроводящие элементы конструкции ротора и статора.

С усилителя импульсов 5 сигнал, несущий информацию о значении крутящего момента, подается на электронный блок обработки информации 9, который преобразует его и выдает в виде цифровой индикации. Отсутствие в предлагаемом устройстве такого элемента, как вращающаяся пластина конденсатора и осуществление емкостной связи с использованием имеющейся обмотки 4 устраняет вероятность отслаивания и разрушения пластины конденсатора.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволит повысить точность измерений и надежность работы конструкции при повышенных оборотах ротора.

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано при разработке аппаратуры для контроля и измерения крутящего момента. Устройство содержит ротор, статор и электронный блок обработки. На роторе размещен тензомост, преобразователь напряжения в частоту, выпрямитель-стабилизатор, вращающаяся обмотка трансформатора. На статоре расположен усилитель импульсов, связанный с преобразователем конденсатором емкостной связи, имеющий неподвижную пластину и неподвижная обмотка трансформатора. Неподвижная пластина конденсатора расположена в электрическом поле вращающейся обмотки трансформатора. Преобразователь и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, выход преобразователя соединен с вращающейся обмоткой трансформатора. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства благодаря исключению вращающейся пластины конденсатора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство бесконтактного измерения крутящего момента, содержащее ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающейся обмоткой трансформатора и статор с расположенными на нем усилителем импульсов, связанным с преобразователем конденсатором емкостной связи, имеющим неподвижную пластину, неподвижной обмотки трансформатора, электронного блока обработки, отличающееся тем, что неподвижная пластина конденсатора расположена в электрическом поле вращающейся обмотки трансформатора, преобразователь и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой, а выход преобразователя соединен с вращающейся обмоткой трансформатора.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластина конденсатора расположена над вращающейся обмоткой трансформатора.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластина конденсатора расположена над частью вращающейся обмотки трансформатора.