Динамометр для вращающегося вала Советский патент 1984 года по МПК G01L3/10 

Изобретение относится к измерите льной технике, в частности к многокомпонентньм динамометрам для вращающихся валов, и может быть исполь зовано для измерения сил на вращающихся объектах. Известен динамометр для вращающи ся валов, содержащий блок питания, тензорезисторный мост и измерительный блок . .Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ди намометр для вращающегося вала, содержащий блок питания, питающий тра форматор, включающий в себя статорные и роторные обмотки, измерительный трансформатор, включающий в себ ротор и статор, каждый из которых содержит расположенные по окружности Ш-образные сердечники с обмотками, измерительный блок, а также тензорезисторный мост, одна диагональ ко торого подключена к роторной обмотке питающего трансформатора, к статорной обмотке которого подключен блок питания 2 . Однако известные динамометры недостаточно точны и не могут измерять несколько компонентов силы. Целью изобретения является повышение точности при измерении цескол ких компонентов, силы. Указанная цель достигается тем, что в динамометре для вращающегося вала, содержащий блок питания, питаю щий трансформатор, включающий в себя статорную и роторные обмотки, измерительный трансформатор, включающий в себя ротор и статор, каждый из которых содержит равномерно расположен ные по окружности Ш-образные сердечники с обмотками, измерительный блок а также тензорезисторный мост, одна диагональ которого подключена к роторной обмотке питающего трансформатора, к статорной обмотке которого подключен блок питания, введены дополнительные тензорезисторные мосты одни диагонали которых подключены к роторной обмотке питающего трансформатора, а ротор и статор измерительного трансформатора выполнен в виде колец из электропроводного материала, причем на внешней цилиндрической поверхности ротора и на внутренней цилиндрической поверхности статора выполнены пазы, в каждый из которых установленШ-образный сердечник с обмоткой, при этом расстояние между пазами выполнено не меньше, чем ширина Ш-образных сердечников ротора, а количествоШ-образных сердечников в роторе и статоре одинаково и равно удвоенному количеству тензорезисторных мостов, вторые диагонали которых подключены к концам последовательно соединенных обмоток соответствующих пар диагонально-противоположных Ш-образных сердечников ротора, причем обмотки пар диаметрально-противоположных Ш-образных сердечников статора соединены последовательно и подключены к соответствующим входам измерительного блока. На фиг. 1 представлена схема динамометра для вращающегося вала; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - электрическая схема динамометра. Динамометр для вращающегося вала представляет собой упругую систему 1, закрепленную в разрыве вращающегося вала 2, на который действует измеряемая сила Р, произвольно направленная в пространстве. На упругой системе 1 размещены тензорезисторы 3, собранные в измерительные мосты 4. Питание измерительным мостам 4 подводится через блок 5 передачи питания, а измеряемый сигнал поступает на блок 6 передачи сигнала. Блок 5 передачи питания представляет собой трансформатор, магнитная система которого выполнена из двух концентрических колец 7 и 8, выбранных из Ш-образных сердечников 9. Ш-образные сердечники 9 концентрического кольца 7 закреплены на дюралевом кольце 10, установленном на валу 2. Ш -образные сердечники 9 концентрического кольца В закреплены на дюралевом кольце 11, установленном на корпусе 12, внутри которого вращается вал 2. Ш -образные сердечники 9 концентрического кольца 7 установлены на дюралевом кольце 10 основанием к поверхности вала 2, а на концентрическом кольце 8 - основанием к внутренней поверхности юралевого кольца 11. В кольцевых пазах концентрических колец 7 и 8 уложены одинаковые обмотки 13 и 14, соединенные встречно-последоваельно в каждом- кольце. Питание поступает от внешнего источника 15 переменного напряжения частотой 20 кГц к обмотке 13 концентрическог кольца 8 и далее от обмотки 14 концентрического кольца 7 - к измерите ным мостам 4 упругой системы 1. Блок 6 передачи сигнала вьтолнен из дюрали в виде прямозубых цилиндр ческих колес 16 и 17 с одинаковым четным числом зубьев. Внутреннее колесо 16 закреплено на валу 2, а внешнее кольцо 17 - на корпусе 12. В пазах колес 16 и 17 установлены Ш-образные сердечники 18 и 19 соответственно, которые выполнены из феррита, причем Ш-образные сердечники 19 имеют толщину в два раза большую толщины Ш-образньк сердечников 18. На каждом из Ц -образных сердечни ков 18 и 19 навита обмотка 20 и 21 соответственно, при этом обмотки каждых двух диаметрально противоположных Ш -образных сердечников 18 и 19 соединены-последовательно и подключены соответственно к диаго налям измерительных мостов 4 и входам многоканального вторичного измерительного прибора 22. Расстояния между Ш-образными сер дечниками 18 и между Ш -образными сердечниками 19 не менее толщины Г-образного сердечника 18. Измерение сил осуществляется следующим образом. При вращении вала 2 возникают си лы, воспринимаемые упругой системой 1 и закрепленными на ней тензорезисторами 3, собранными в измерительные мосты 4. Сигнал с них поступает на обмотки 20. Когда Ш -образный сердечник 18 окажется напротив первого по ходу вращения Ш -образного сердечника 19, включается система отсчета в многоканальном вторичном измерительном приборе 22, которая запускает процесс измерения на время, равное целому числу периодов напряжения питания. Число периодов выбрано таким образом, чтобы обеспечить требуемую точность измерения при максимальной скорости вращения вала. При зтом происходит одновременное снятие сигнала со всех измерительных мостов 4. При перемещении Ш -образного сердечника 18 кследующему Ш-образному сердечнику 19 весь цикл повторяется. За один оборот вала 2 количество измерений сигнапа с каждого измерительного моста 4 равно числу Ш -образных сердечников 19. Расстояние междуШ-образными сердечниками 18 и 19 и толщина зуба колес 16 и 17 выбраны из условия исключения взаимной индуктивной связи между соседними измерительными каналами. Предлагаемый динамометр для вращающегося вала позволяет повысить точность и информативность в результате многократного снятия измерительного сигнала с каждого измерительного моста за один оборот,исключения взаимного влияния соседних каналов и уменьшения влияния радиального биения вала.

ДИНАМОМЕТР ДЛЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, содержащий блок питания, питающий трансформатор, включающий в себя статорную и роторные обмотки, измерительный трансформатор, включающий в себя ротор и статор, каждый из которых -содержит равномерно расположенные по окружности Ш-образные сердечники с обмотками, измерительный блок, а также тензорезисторный мост, одна диагональ которого подключена к роторной обмотке питающего трансфформатора, к статорной обмотке которого подключен блок питания, отличающийся тем, что, с целью повьш ения точности при измере5йй; ка1 ЯА нии нескольких компонентов силы, в него введены дополнительные тензорезисторные мосты, одни диагонали которых подключены к роторной обмотке питающего трансформатора, а ротор и статор измерительного трансформатора выполнены в виде колец из электропроводного материала, причем на внешней цилиндрической поверхности ротора и на внутренней цилиндрической поверхности статора выполнены пазы, в каждый из которых установлен Ш -образный сердечник с обмоткой, при этом расстояние между пазами выполнено не меньше, чем ширина Ц -образных сердечников ротора, а количество LU -образных | сердечников в роторе и статоре одинаС/) ково и равно удвоенному количеству тензорезисторных мостов, вторые диагонали которых подключены к концам последовательно соединенных обмоток соответствующих пар диаметрально-противоположных iJ -образных сердечни- i ков ротора, причем обмотки пар диаметрально-противоположных Ш-образных сердечников статора соединены последовательно и подключены к соответств.ующим входам измерительного блока.

ППППРИ- &ffOff питаниЛ

фие.