Фотоэлектрический измеритель крутящего момента Советский патент 1985 года по МПК G01L3/12 

Изобретение относится к силоизм рительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента вращающихся валов. Известен фотоэлектрический изме ритель крутящего момента, содержащ упругий вал, осветитель и фотоприем ник, связанный с узлом обработки и мерительной информации Cl3. Недостатком известного измерите ля является сложность конструкции упругого вала, заключающаяся в наличии специальных дисков-модулйторов, установленных на базовом участ ке упругого вала, что воз.можно не во всех случаях. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности фотоэлектрический измеритель крутящего момен та, содержащий упругийвал с отверстием, пересекающим ось вращения ва ла, осветитель и фотоприемник, уста новленные по разные стороны вала с обеспечением оптической связи через отверстие в валу при его определенном угловом положении, и узел обработки измерительной информации, свя занный с фотоприемником 23. Недостатком указанного измерителя является узкая область его применения вследствие необходимости установки специальных приспособлений на валу. Цель изобретения - расширение области применения путем упрощения конструкции вала.. Указанная цель достигается .тем, .что в фотоэлектрическом измерителе .крутящего момента, содержащем упругий вал с отверстием, пересекающим ось вращения вала, осветитель и фот приемник, установленные по разные стороны вала с обеспечением оптичес кой связи через отверстие в валу пр его определенном угловом положении, и узел обработки измерительной инфо мации, связанный с фотоприемником, отверстие в валу-выполнено наклонны к оси вала. На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого измерителя; на фиг.2 - эпюры напряжений на электронных блоках измерителя. Фотоэлектрический измеритель крутящего момента содержит упругий вал 1,.в котором выполнено отверстие 2, наклонное к оси вала 1, осветитель 3, фотюприемнйк. 4, счетчик 5 и б импульсов, микро-ЭВМ 7, схему 8запрета, тактовый генератор 9, а также линзовую систему 10 и световоды 11 и 12. Тактовьйй генератор 9соединен с осветителем 3, одним входом схемы 8 запрета и одним входом 5 счетчика импульсов, второй вход которого соединен с одним выходом схемы 8 запрета, а выход - с одним входом микро-ЭВМ 7, второй вход которой связан с выходом счетчика 6 импульсов, один вход которого связан с вторым выходом схемы 8 запрета, а второй - с одним выходом фотоприемника 4, второй выход которого соединен с вторым входом схемы 8 запрета. Фотоприемник 4 и осветитель 3 соединены оптической связью через световоды 11 и 12, линзовую систему и отверстие 2 в валу 1 при определенном его угловом положении. Фотоэ.лёктрический - измеритель крутящего момента работает следующим образом. Под действием тактового генератора 9 осветитель излучает световые импульсы, которые достигают фотЬприемника 4 только в отрезок времени, соответствунхдий прохождению отверстия 2 в валу мимо оптической оси. При этом на выходе фотоприемника образуется пачка импульсов, которая считывается в счетчике 6.. Схема 8 запрета устроена таким образом, что она разрешает счет импульсов от тактового генератора 9 счетчику 5 с момента регистрации фотоприемником 4 первого импульса в пачке до Появления первого импульса следукяцей пачки. Таким образом, за один обоf OT вала в счетчике 5 регистрируется число N, пропорциональное длине окружности вала 1, а в счетчике б число п, пропорциональное оптической апертуре наклонного отверстия 2 в валу 1. При изменении скорости вращения вала числа N и п изменяются, однако их отношение , которое рассчитывается микро-ЭВМ 7, определяется только геометрическими соотноше(ниями диаметра вала и оптической апертуры отверстия. Под действием крутящего момента вал 1 скручивается, вследствие чего происходит смещение входного и выходного окон наклонного отверстия 2 и изменяется его оптическая апертура. Таким образом, отношение -п/к характеризует величину крутящего момен.та. Эпюры напряжения, поясняквцие регистрацию импульсов счетчиками 5 и б, приведены на фиг.2, причем «чимпульсы с выхода генератора тактовых импульсов 9; 5- пачки импульсов на выходе фотоприемника 4; в импульды, регийтрируемые счетчиком 5; .t.- Импульсы, регистрируемые счетчиком б. Эпюры 6, в , г приведены для одной скорости вргицения вала. Эпюра Э иллюстрирует увеличение количества импульсов на выходе счетчика 6 при уменьшении скорости вращения вала, а эпюра еодновременное увеличение числа импульсов, зарегистрированных счетчиком 5, На эпюрах ж и з иллюстрируется влияние HarpyakH на число импульсов, регистрируемых счетчиком 5, в частности, эпюра з соответствует той же скорости вращения вала, что и эпюры «, 5, в.

Применение изобретения позволяет производить измерение крутящих моментов при малых базах измерений, когда невозможно осуществить закрепление на небольшом свободном участке вала измерительные диски или другие датчики, не требует точной юстировки и точной обработки наклонного отверстия.

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащий упругий вал с отверсгием, пересекающим ось вращения вала, осветитель и фотоприемник, установленные по разные стороны вала с обеспечением оптической связи через отверстие в валу при его определенном угловом положении, и узел обработки измерительной информации, связанный с фотоприемником, отличаю щийс я тем, что, с целью растирания области применения путем упрощения конструкции вала, отверстие в валу выполнено наклонным к оси вала.