ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2006 года по МПК G01L3/22 

Измерительное устройство крутящего момента. Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано для измерения крутящего момента на валах, например, электродвигателей. Наиболее простыми и распространенными являются измерительные устройства, которые совмещают в себе тормозное устройство, нагружающее испытываемый двигатель и тормозным моментом, и измерительный блок, необходимый для измерения этого момента. Применяются измерительные устройства различных типов: маятниковые, крутильные, рычажные, компенсационные (Потапов Л.А., Юферов Ф.М. Измерение вращающих моментов и скоростей вращения микроэлектродвигателей. - М.: Энергия, 1974).

Их общим недостатком является высокая относительная погрешность в начале диапазона измерений.

Наиболее близкими к предлагаемому являются тормозные измерительные устройства, содержащие указательную стрелку, кулачок с противовесом, соединенным с кулачком при помощи гибкой связи (а.с. СССР 1719938 A1, G 01 L 3/22).

Однако и в указанных измерительных устройствах относительная погрешность (точность измерений) в начале диапазона измерений выше, чем в остальной его части.

Цель изобретения - увеличение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что профиль кулачка имеет уравнение

где l₀ - кратчайшее расстояние от оси вращения кулачка до места крепления гибкой связи,

k_n - коэффициент увеличения радиуса профиля при увеличении угла его поворота,

ϕ - угол поворота радиуса профиля,

n - простое целое число.

На фиг.1 изображено измерительное устройство, вид спереди; на фиг.2 - характеристика измерительного устройства.

На основании 1 неподвижно закреплены кронштейн 2 со шкалой 3, кулачком 4, указательной стрелкой 5, противовесом 6 на конце гибкой связи 7, другой конец которой закреплен на профильной поверхности кулачка 4.

Характеристика измерительного устройства дана в координатах М_изм.-α, где М_изм. - величина измеряемого крутящего момента, α - угол поворота кулачка вокруг оси О.

Измерительное устройство работает следующим образом.

При действии измеряемого крутящего момента на ось О по часовой стрелке кулачок 4 приходит во вращение, вследствие чего гибкая связь 7 наматывается на кулачок 4 и вместе с противовесом 6 создает противодействующий момент. При равенстве измеряемого и противодействующего моментов вращение прекратится и стрелка покажет на шкале значение приложенного крутящего момента.

В рассмотренном примере l₀=0 (профиль кулачка представляет собой одну ветвь архимедовой спирали - Математический энциклопедический словарь. /Гл. ред. Ю.В.Прохоров; Ред. кол.: С.И.Адян, Н.С.Бахвалов, В.И.Бортников и др., - М.: Сов. Энциклопедия, 1988. - 847 с., ил.), n=2, k₁<k₂, k₁ соответствует участку характеристики 0 - А₁ (повороту кулачка в диапазоне от 0 градусов до α₁ ), k₂ соответствует участку А₁-В (повороту кулачка в диапазоне от α₁ до α₂).

Относительная погрешность (отношение абсолютной погрешности приближенного числа к самому этому числу - Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин. - Л.: Наука, 1985) на отрезке характеристики 0А будет меньше, а точность выше, чем в случае характеристики 0В (показана штриховой линией).

При необходимости измерений в диапазоне М₂- М₃ с более высокой точностью коэффициент k₁ следует брать больше k₂, т.е. k₁>k₂ (ломаная кривая 0А₂ В показана штрихпунктирной линией).

В заявленном техническом решении применение кулачка, профиль которого состоит из n отрезков с разными коэффициентами увеличения радиуса архимедовой спирали при увеличении угла поворота, является новым признаком. Следовательно, указанный отличительный признак дает основание считать заявленное техническое решение соответствующим критерию «новизна».

Предлагаемое решение для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленное техническое решение соответствует условиям патентоспособности изобретения:

- является новым, так как не известно из уровня техники;

- имеет изобретательский уровень;

- промышленно применимо.

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано для измерения крутящего момента. Устройство содержит противовес и кулачок, соединенный с противовесом посредством гибкой связи, закрепленной на периферии кулачка. Ветвь профиля кулачка выполнена из нескольких отрезков архимедовой спирали, имеющих различные коэффициенты увеличения радиуса архимедовой спирали. Технический результат заключается в увеличении точности измерений крутящих моментов. 2 ил.

Измерительное устройство крутящего момента, содержащее основание, на котором закреплены кронштейн со шкалой, кулачком с указательной стрелкой, соединенный с противовесом посредством гибкой связи, закрепленной на периферии кулачка, отличающийся тем, что как минимум одна ветвь профиля кулачка выполнена из n отрезков, имеющих уравнения;

r₁=l₀+k₁ϕ₁;

r₂=l₀+k₂ϕ₂;

0<ϕ₁≤ϕ≤₂, ϕ₁≤ϕ₂≤ϕ₃ или

r_n=l₀+k_nϕ_n, ϕ_n-1≤ϕ_n≤ϕ_n+1, n≥2,

где l₀ - кратчайшее расстояние от оси вращения кулачка до места крепления гибкой связи;

k_n - коэффициент увеличения радиуса профиля при увеличении угла его поворота,

ϕ - угол поворота радиуса профиля,

n - простое целое число.