Устройство для измерения механических параметров вращающегося вала Советский патент 1988 года по МПК G01L3/10 

.

2ff.ff

Ц- , -- I /

t.&

Л7

4

;о

00

J

Изобретение относится к силоиз- мерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей. При действии нагрузки на вал 3 происходит взаимный разворот светомодуляторных дисков I и 2 на угол Л , величина и направление которого зависят от величины и направления действия нагрузки. На выходе формирователей 17 и 18 появляются импульсы, длительность (Т-( и Тг ) которых определяется формой сигнала на выходе усилителей 15 и 16, а также напряжением порога срабатывания формирователей 17 и 18 импульсов, которое задается посредством регулируемого источника 21 напряжения. Значения длительностей Т и Т в цифровом виде поступают на вход вычислительного блока 24, в котором осуществляется вычисление частоты вращения вала, крутящего момента и мощности, передаваемой валом. Значения указанных параметров выводятся на регистратор 23. 5 ил. СЛ

2

Фиг.1

11

Изобретение относится к силоизме- рительной технике и может быть использовано при испытании нагруженных валов для измерения крутящего момен- та, частоты враще}шя и мощности, передаваемой валом.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2-4 - взаимное положение светомодуляторных дисков соответственно при отсутствии крутящего момента на валу и при нали чин крутящего момента разных направлений; на фиг. 5 - эпюры сигналов на выходе фотоприемников, а также на выходе формирователей импульсов при различных уровнях их срабатывания.

Устройство для измерения механических параметров вращающегося вала содержит два светомодуляторных диска 1 и 2, установленных по концам упругого участка вала 3, две фотопары 4 и 5, установленные на расстояниях RI и Rj от оси вала 3 с возможностью оптической связи между входящими в них источниками 6 и 7 света и фотоприемниками 8 и 9 и схему 10 регист- рации. При этом на светомодуляторном диске 1 выполнен прозрачный сектор 11с центральным углом Ч , а на светомодуляторном диске 2 - два прозрачны окна в виде полукольцевьсх щелей 12, 13, расположенных на окружностях с радиусами R, и R соответственно по разные стороны от диаметральной линии, образованной пересечением плоскости светомодуляторного диска 2 плоскостью, проходящей через ось вала 3 и биссектрису 14 центрального угла прозрачного сектора 11 на светомодуляторном диске 1.

Схема О регистрации содержит два усилителя 15 и 16, два формирователя 17 и 18 импульсов, два цифровых секундомера 19 и 20, регулируемый источник 21 напряжения, подключенный к первым входам формирователей 17 и 18 импульсов, генератор 22 запуска, подключенный к управляющим входам цифровых секундомеров 19 и 20, реги- стратор 23 и вычислительный блок 24, входы которого подключены к выходам цифровых секундомеров 19 и 20, а выход - к регистратору 23. При этом фотоприемники 8 и 9 подключены через усилители 15 и 16 соответственно к

182

вторым входам формирователей 17 и 18 импульсов, выходы которых подключены к сигнальным входам цифровьсх секундомеров 19 и 20 соответственно.

В состав фотопар 4 и 5 также входят оптические системы 25 и 26 и диафрагмы 27 и 28.

Устройство для измерения механических параметров вращающегося вала работает следующим образом.

При вращении вала 3 свет от источников 6 и 7, проникая через прозрачные участки на светомодуляторных дисках 1 и 2, попадает на фотоприемники 8 и 9, на выходе которых образуются сигналы, которые усиливаются усилителями 15 и 16 и поступают на вторые входы формирователей 17 и 18 импульсов. На выходе формирователей 17 и 18 появляются импульсы,длительности Т, и Tj которых определяются формой сигналов на выходе усилителей 15 и 16, а также напряжением порога срабатывания формирователей 17 и 18 импульсов, которое задается посредством регулируемого источника 21 напряжения. Длительность Ti и Ti импульсов на выходе формирователей 17 и 18 измеряется по команде с генератора 22 запуска цифровыми секундомерами 19 и 20.

При отсутствии нагрузки на валу 3 длительности Т, и Т, равны между собой. При действии нагрузки на вал 3 происходит взаимньй разворот светомодуляторных дисков 1 и 2 на угол ( , величина и направление которого зависят от величины и направления действия нагрузки. При этом происходит пропорциональное перераспределение импульсов TI и Та.

Значения длительностей TI и Т в цифровом виде поступают на вход вычислительного блока 24, в котором осуществляется вычисление частоты и вращения вала, крутящего момента М и мощности Р, передаваемой валом со-, гласно следующим аналитическим выражениям :

1

К,

.

т,+Тз

,

г

Т,+Тг

Т, -Т;

(Т,+Tj) где К,,

К и К., - соответствующие коэффициенты пропорциональности, зависящие от параметров устройства .

Значения U), М и Р выводятся на регистратор 23. Перед измерениями уст- ройство калибруют и балансируют, для чего один из цифровых секундомеров, например 19, переводят в режим измерения длительности периода Т следования импульсов, при вращении ненагру- женного вала 3 с произвольной частотой регулировкой порога срабатывания формирователя 18 добиваются равенства

5i r

Т

отношения

отношению

а за720 - тем переводят цифровой секундомер 9 в режим измерения длительности Т и регулировкой порога срабатывания формирователя 17 добиваются равенства TI Tj .

Формула изобретения

Устройство для измерения механических параметров вращающегося вала, содержащее два светомодуляторных дисФиг. 2

гю

1520

5ка, установленных по концам упругого участка вала, две фотопары, установленные на расстояниях R и Rj от оси вала с возможностью оптической связи между входящими в них источниками света и фотоприемниками через свето- модуляторные диски, два формирователя импульсов и схему регистрации, к входам которой через формирователи импульсов подключены фотоприемники, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, на первом светомодуляторном диске выполнен прозрачный сектор, а на втором светомодуляторном диске выполнены два прозрачных окна в виде полукольцевых щелей, расположенных на окружностях с радиусами R, и Кг соответственно по разные стороны от диаметральной линии, образованной пересечением второго светомодуляторного диска плоскостью, проходящей через ось вала и биссектрису центрального угла прозрачного сектора.

.З

.

fpuz.S