Устройство для измерения крутящего момента Советский патент 1984 года по МПК G01L3/10 

о

( I Изобретение относится, к силоиз мерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу. Известно устройство для измерени крутящего момента, содержащее вал, упругий элемент и индуктивньй преоб разователь линейного перемещения С 1 Недостатком известного устройства является низкая точность измерения . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для измерения крутящего момента, содержащее вал, упругий элемент, установленньш соосно валу и выполненный в виде двух фланцев, ,соединенных упругими стержнями, которые установлены под заданным углом к оси упругого элемента, индуктивньй преобразователь линейного перемещения, включающий в, себя стат с обмоткой и кольцевой ротор, устан ленный концентрично валу, к KOTopo прикреплен один фланец упругого эле мента С 21. Недостатком известного устройств является низкая точность вследствие зависимости показания от величины осевой силы, действующей на вал. Целью изобретения является повьпп ние точности путем уменьшения влияния осевых сил.Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения крут щего момента, содержащее вал, упругий элемент, установленный соосно валу и выполненный в виде двух флан цев, соединенных упругими стержнями, которые установлены под заданны углом к оси упругого элемента, инду тивньй преобразователь линейного перемещения, включающий в себя стат с обмоткой и кольцевой ротор, установленный койцентрично валу, к кото рому прикреплен один фланец упругог элемента, введена цилиндрическая прорезная пружина, при этом ротор индуктивного преобразователя линейного перемещения выполнен в виде тонкостенной вьтуклой оболочки из ферромагнитного материала, а др-угой фланец упругого элемента выполнен в виде кольца и прикрецлен к одному торцу цилиндрической прорезной пружины, которая установлена внутри ротора индуктивного преобразователя линейного перемещения и соединена 9 С ним по торцам, причем второй торец цилиндрической прорезной пружины закреплен на валу. На чертеже показано устройство, общий вид. Устройство для измерения крутящего момента содержит упругий вал 1 упругий элемент 2, цилиндрическую прорезную пружину 3, кольцевой фланец 4, ротор 5 и статор 6 индуктивного преобразователя линейного перемещения, мостовую схему 7, усилитель 8, амплитудный детектор 9 и регистрирующий прибор 10. Упругий элемент 2 выполнен в виде двух кольцевых фланцев 11 и 12, соединенных упругими стержнями 13, расположенными по прямолинейным образующим однополостного гиперболоида вращения. Ротор 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения выполнен в виде кольцевой тонкостенной выпуклой оболочки из ферромагнитного материала. Толщина оболочки равна 0,2-0,5 мм, а размеры ее радиального сечения имеют следующие соотношения , 0,05-0,15, где Ь - высота сегмента дуги, обра3 ующей об олоч ку i В - длина хорды сегмента дуги, образующей оболочку. Осевая жесткость ротора 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения составляет 0,05-0,15 осевой жесткости цилиндрической прорезной пружины 3. I При этом упругий элемент 2 одним своим кольцевым фланцем 11 прикреп- . лен к упругому валу 1, а вторым своим кольцевым фланцем 12 прикреплен к одному концу -цилиндрической прорезной пружины 3, второй конец которой через кольцевой фланец 4 прикреплен к упругому валу 1. Ротор 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения установлен на цилиндрическую прорезную пружину 3 и соединен с ней концами. Обмотка статора 6 итздуктивиого преобразователя линейного перемещения через исследовательную цепочку, состоящ то из мостовой схемы 7, усилителя 8 и амплитудного детектора 9, подключена к регистрируюи,ему прибору 10. Устройство для измерения крутящег момента работает следующим образом. При отсутствии крутящего момента на упругом валу 1 производится балан сировка мостовой схемы 8, а регистри рующий прибор 10 настраивается на нулевое положение. При нагружении упругого вала 1 крутящим моментом происходит относительное углрвое смещение плоскостей крепления кольце вых фланцев 4 и 11 к упругому валу 1 базовой длины L . Так как цилиндрическая прорезная пружина 3 обладает значительной крутильной жесткостью и соединена последовательно с упругими элементами 2, обладающими малой крутильной жест костью, то последний закручивается на угол, равный углу закрутки упруго го вала 1 на базовой дпине L между кольцевыми фпанцами 4 и 11. При этом изменяется осевой размер Н между кольцевыми фланцами 11 и 12 упругого элемента 2 и вследствие этого изменяется длина цилиндрической прорезн пружины 3 и осевой размер В ротора 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения. Происходит соответствующее изменение диаметра Д ротора 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения, которое преобразуется статором 6 преобразователя линейного перемещения в злек рический сигнал, пропорциональный измеряемому моменту на упругом валу 1. Соотношение размеров ротора 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения обеспечивает передаточное отнощение, значительно превосходящее единицу, которое может быть рассчитано для конкретных геометрических размеров по известным формулам. Последовательное соединение упругого элемента 2 и цилиндрической прорезной пружины 3 обеспечивает преобразование угла закручивания упругого вала 1 на базовом участке L: в осевую деформацию ротора 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения без потери величины сигнала и-без зоны нечувствительности, таккак указанная система находятся в состоянии предварительной закрутки. При этом индуктивный преобразователь линейного перемещения обладает высокой чувствительностью и реагирует только на изменение диаметра Д и не реагирует на изгибные колебания упругого вала 1, что способствует повышению точности измерений. Вследствие того, что в предлагаемом устройстве осевая сила, действующая на упругий вал 1, практически не сказывается на величине осевой деформации упругого элемента 2, повышается точность измерения. Применение изобретения .позволит повысить точность измерения крутящего момента путем уменьшения влияния осевой силы.

| fc

Ю a 8 1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащее вал, упругий элемент, установленный соосно валу и выполненньй в виде двух фпанцеэ, соединенных упругими стержнями, которые установлены под заданным углом к оси упругого элемента, индуктивный преобразователь линейногоперемещения, включающий в себя статор с обмоткой и кольцевой ротор . установленный концентрично валу, к которому прикреплен один фланец упругого элемента, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния осевых сил, в него введена цилиндрическая прорезная пружина, при этом ротор индуктивного преобразователя . линейного перемещения выполнен в виде тонкостенной выпуклой оболочки из ферромагнитного материала, а другой фланец упругого элемента вьтолнен в виде кольца и прикреплен к одному торцу цилиндрической прорезной пружины, которая установлена внут(Л ри ротора индуктивного преобразователя линейного перемещения и соединена с ним по торцам, причем второй торец цилиндрической ррорезной пружины закреплен на валу.