Измеритель крутящего момента Советский патент 1983 года по МПК G01L3/10 

Изобретение отнорится к силоиэМе рительной технике и может быть испол зовано при измерении крутящих момен тов в трансмиссиях металлургических машин. Известен измеритель, содержащий размещенный на валу датчик деформации вала, выполненный в виде тензометрического Моста и включенный через промежуточный усилитель - в частот но-зад сеющую цепь генератора инфо мационной частоты, который через вы ходной усилитель подключен к первичной обмотке информационного трансформатора, вторичная обмотка которого через преобразователь частоты в ток подключена к регистрируютоиу прибору ij , Недостатком известного измерителя является отЬутствие подвсда энергии к врадающейся части измерителя. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель крутящего момента, имеющий упругий вал с измерительным преобразователем, питающий генератор, вторичный прибор и трансформаторный блок, включающий в себя смонтированный на упругом валу ротор, на кото.ром навиты две обмотки, одна из которых подключена к питающему входу, а вторая - к информационному выходу измерительного преобразователя, П-образный и Ш-образный статоры с обмотками 2 . Однако указанный измеритель не обеспечивает требуемой точности измерений в случае больших биений исследуемых валов. Кроме того, измер41тель имеет- сложную конструкцию. Цель изобретения - повьЕиение точности измерения и упрощение конструк ции. Указанная цель достигается тем, что в измерителе крутящего мс 1ента, имеющем упругий вал с измерительным преобразователем, питающий генератор вторичный прибор и трансформаторный блок, включающий в себя смонтированный на упругом валу ротор, на котором навиты две обмотки, одна из кото рых подключена к питающему входу, а вторая - к информационному выходу измерительного преобразователя, П-об разный и Ш-образный статоры с обмотками, ротор трансформаторного блока выполнен в виде кольца Ш-образного профиля, при этом одна роторная обмотка выполнена в виде двух последовательно соединенных секций, уложенных в окна Ш-ббраэнЬго профиля и имеющих встречное направление навивки, а вторая роторная обмотка навита по среднему стрежню Ш-образного профиля, причем обмотка П-образного статора подключена к вторичному прибору, а обмотка Ш-обраэного статора к питающему генератору.. Кроме того, с Целью упрощения монтажа, на упругом валу, кольцо Ш-образного профиля выполнено разъемным, при этом роторные обмотки выполнены из секций по числу составных частей кольца, причем секции одной роторной обмотки навиты вокруг среднего стержня Ш-образного профиля и уложены в его окна, а секции второй роторной обмотки навиты по среднему стержню Ш-образного профиля вокруг составных частей кольца. На фиг. 1 приведена блок-схема измерителя крутящего момента; на фиг. 2 - конструкция трансформаторного блока; на фиг. 3 - то же, вид А; на фиг. 4 - то же, разрез Б-Б; на фиг. 5 - схематичное изображение обмоток трансформаторного блока и распределение в них магнитных потоков для конструкции, приведенной на фиг. 2-4; на фиг. 6 - разъемная конструкция вращающейся части трансформаторного блока; на фиг. 7 - то же, разрез В-В; на фиг. 8 - схематичное изображение обмоток трансформаторно1го блока и распределение в них магнитных потоков для конструкции, приведенной на фиг. 6 и 7; на фиг.9 - трансформаторный блок, общий вид. Устройство содержит упругий вал 1, на котором смонтирован измерительный преобразователь 2, питающий генератор 3, вторичный прибор 4 и трансформаторный блок 5. Измерительный преобразователь 2 включает датчик 6 деформации упругого вала 1, генератор 7 информационной частоты, формирователь 8 импульсов и блок 9 питания. Трансформаторный блок 5 включает информационный 10 и питающий 11 трансформаторы, которые имеют общий ротор 12, выполненный в виде кольца Ш-образного профиля, в окнах которого размещена состоящая из секций 13 и 14вторичная обмотка 15 питающего трансформатора ii, подключенная к входу блока 9 питания, а на среднем стержне - первичная обмотка 16 информационного трансформатора 10, подключенная к выходу формирователя 8 импульсов. Секции 13 и 14 вторичной обмотки 15питающего трансформатора 11 выполнены н,амоткой в противоположных направлениях вокруг вала 1 в окнах Ш-образного профиля ротора 12. Первичная обмотка 16 информационного трансформатора 10 выполнена намоткой вокруг вала 1 по среднему стержню Ш-образного профиля ротора 12. Первичная обмотка 17 питающего трансформатора 11 выполнена на Ш-образном статоре 18 и подключена к выходу питающего генератора З.Вторичная обмотка 19 информационяого транс форматора 10 выполнена на П-оСразном статоре 20 и подключена к преобразов телю 21 частоты во входной параметр регистрирующего прибора 22. При этом ссь вторичной обмотки 19 информацион ного трансформатора 10 перпендикуляр на оси первичной обмотки 17 питающег трансформатора 11. Ротор 12 Ш-образного профиля может быть выполнен разъемным. При этом вторичная обмотка 15 питающего трансформатора 11 и первичная обмотка 16 информационного трансформатора 10 выполняются из отдельных секций по числу составных частей ротора 12 Секции 13 и 14 обмотки 15 размещаютс в окнах Ш-образного профиля ротора и выполняются намоткой вокруг средне го стержня Ш-образного профиля, а секции 23 и 24 обмотки 16 выполняются намоткой по среднему суержню Ш-об фазного профиля вокруг составных ча тей ротора 12. Устройство работает следующим об разом. Напряжение с питающего генератора 3 подается на первичную обмотку 17 питающего трансформатора 11, вто ричная обмотка 15 которого подключена к входу блока 9 питания, вырабатывающего стабилизированное напря жение для питания генератора 7 инфо мационной частоты и формирователя 8 импульсов. Сигнал, частота которого пропорциональна величине крутящего момента с выхода генератора 7 информационной частоты, подается на вход фор мирователя 8 импульсов, который фор мирует мощные короткие импульсы и подает их на первичную обмотку 16 информа ионного трансформатора 10. С вторичной обмотки 19 информационного трансформатора 10 импульсы пос тупают на вход преобразователя 21 частоты. , Регистрирующий прибор 22 включен на выходе преобразователя 21 частот и фиксирует значение крутягаего момента. При этом магнитный поток (фиг. 5), создаваемый током первичной обмотки 17 питсоощего трансформатора 11, выполненной на Ш-образном статоре 18, замыкаясь своей частью Ф, сквозь витки расположенной на роторе 12 вторичной обмотки 15, наводит в них ЭДС. Поскольку секции 13 и 14 вторичной обмотки 15 навиты в противоположных направлениях, то наводимые в них ЭДС суммируются. Части Ф„ Ф магнитного потока Ф представляют собой потоки рассея ния питающего трансформатора 11. При этом часть Фп2г ответвляющая в П-образный статор 20, имеет в его теле две встречно направленные cot-тавляющие и наводит в витках г-ыполненный на нем вторичной обмотки 19 информационного трансформатора 10 также встречно направленные ЭДС.При симметричном расположении витков обмотки 19 относительно магнитного потока ЭДС, наводимая этим потоком во вторичной обмотке 19 информсщионного трансформатора 10, равна нулю. Тем самым исключается влияние потока питающего трансформатора 11 на информационный сигнап. Магнитный поток Ф,, создаваемый током первичной обмотки 16 информационного трансформатора 10, наводит ЭДС во вторичной обмотке 19, замыкаясь сквозь нее своей частью Ф Кроме того, магнитный поток Ф, наводит ЭДС в секциях 13 и 14 вторичной обмотки 15 питающего трансформатора 11. Секции 13 и 14 вторичной обмотки 15 питающего трансформатора 11 включены последовательно встречно относительно магнитного потока Фу, , в результате чего суммарная ЭДС, наводимая этим потоком в обмотке 15, оказывается равной нулю. Тем самым исключается возможность возникновения в низкоомной цепи вторичной обмотки 15 питакзцего трансформатора 11тока, компенсирующего магнитный поток Фц , и обеспечивается высокий уровень информационного сигнала. Также вход блока 9 питания оказывается защищенным от высокого напряжения, возникающего в секциях 13 и 14 вторичной обмотки 15 питангцего трансформатора 11 под действием магнитного потока Фц моменты следования мощных информационных импульсов. Магнитные потоки Ф , Ф, представляют собой потоки рассеяния информационного трансформатора 10 и не оказывают существенного влияния на работу питающего трансформатора 11. В предлагаемом измерителе ротор 12Ш-образного профиля может быть выполнен разъемным при соответствующем изменении вторичной обмотки 15 питающего трансформатора 11 и первичной обмотки 16 информационного трансформатора 10 Сфиг. 6 и 7) . В этом случае обмотки 15 и 16 выполняются из отдельных секций по числу составных частей ротора 12. Тем самым обеспечивается разъемность конструкции вращающейся части питающего 11 н информационного 10 трансформаторов. Коммутация секций 13, 14 и 23,24 обмоток 15 и 16 производится coi-jiacHo фиг. 8, иа которой показа: вариант последовательного включения со;и;ий,. Возможно параллельное коцклрлчоине секций 13 и 14 обмотки 1 з к вхолу блока 9 питания и секций 23 и 4 опмотки 16 к выходу формирователя 8 импульсов .

При разъемной конструкции вращающейся части питающего 11 и информационного 10 трансформаторов и выполне,нии секций 13 и 14 вторичной обмотки 15 питающего трансформатора 11 намоткой вЬкруг среднего стержня каждой части ротора 12 Ш-образного профиля (фиг.6 и 7) уменьшается величина межвиткового напряжения в обмотке 15 по сравнению со случаем выполнения обмотки намоткой вокруг вала 1 в окнах Ш-рбразного профиля ротора 12 {фиг.24) .

В предлагаемом измерителе крутяде-15 го момента достигается большая импульсная мощность частотного информа-. ционного -сигнала,что обеспечивает высб1 ую точность измерений в условиях высокого уровня электрсяиагнитных помех. Кроме того,объединение вращающихся частей питающего и информационного трансформаторов упрощает KOHCTJрукцию измерителя, уменьшает его габаритные размеры.

Применение разъемной конструкции вращающейся части пита:ющего и информационного трансформаторов упрощает монтаж измерителя на валу, поскольку не требует намотки обмоток трансформаторов в месте установки измерителя. При указанном выше выполнении обмоток питающего и информационного трансформаторов также повышается надежность работы измерителя за счет уменьшения межвиткового напряжения во вторичной обмотке питающего трансформатора.

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, имеющий упругий вал с измерительным преобразователем, питающий генератор, вторичный прибор и трансформаторный блок, включающий в себя смонтированный на упругом валу ротор, на которс 4 навиты две обмотки, одна из которых подключена к питающану входу, а вторая - к информационнс у выходу, измерительного преобразователя, П-обраэный и Ш-образный статоры с обмотками, отличающийс я тем, что, с цепью повыиения точности измерения и упрощения конструкции, ротор трансформаторного блока выполнен в виде кольца Ш-образного профиля, при одна роторная обмотка выполнена в виде двух последовательно соединенных секций, уложенных в окна Щ-образного профиля и имеющих встречное направление навивки, а вторая роторная обмотка, навита по среднему стержню Ш-образного профиля, причем обмотка П-образного статора подключена к вторичному прибору, а обмотка Ш-образного статора к питающему генератору.( 2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что,с целью Ш упрощения монтёока на упругом валу, кольцо Ш-образного профиля выполнено разъемным, при зтом роторные обмотки выполнены из секций по числу составных частей кольца, причем секции одной роторной обмотки навиты вокруг ,среднего стержня ш-образного профиля и уложены в егоокна, а секции второй роторной обмотки навиты по средел нему стрежню Ш-образного профиля воксо 4;: руг составных частей кольца. Р1 ОЭ

17

ВидА 16 -

ff.

//f

X

19

20

17 18

л

13Фиг.З

в Фиг 6