Устройство для измерения малых величин крутящих моментов Советский патент 1961 года по МПК G01L3/22 

Известны устройства для измерен ия малых величин крутящих моментов с дистанционной передачей угла разворота, содержащие основание с неподвижно укрепленным статором датчика и двумя подшипникам:и, внутри которых свободно вращается корпус ротора.

Предлагаемое устройство для измерения малых величин крутящих моментов отличается от известных тем, что для повыщения точности измерения в нем применен вал с двумя полыми роторами, присоединяемый выступающим концом к испытуемому элементу.

Упрощенная конструктивная схема описываемого устройства показана на чертеже.

Устройство для измерения малых величин крутящих моментов состоит: из основания /, на котором в опорах 2 жестко укреплены подшипники 3 и статор 4 датчика угла 1поворота (для дистанционной передачи отсчета момента); корпуса 5 с ротором 6 датчика угла поворота, который имеет возможность свободно поворачиваться в подщипниках 3; вала 7 с двумя полыми роторами S и 5 (8-ротор двигателя, 9-ротор тахогенератора), свободно вращающегося в подшипниках 10. Груз // предназначен для уравновешивания положения корпуса 5 при создании момента вращения или момента сопротивления (нагрузки).

Датчиком момента является асинхронный электродвигатель полым ротором 8, обладающим малым моментом инерции и малым весом, вследствие чего момент трения иодшииников 10 будет достаточно мал, что позволяет повысить точность измерения. При подаче питания на соответствующие обмотки асинхронного электродвигателя ротор 8 электродвигателя создает вращающий момент, который через выходной конец вала 7 будет приложен к потребителю (первый режим работы) или к источнику (второй режим работы) крутящих моментов.

В .первом режиме к выходному концу вала 7 датчика момента присоединен некоторый потребитель момента (редуктор и т. п.), имеющий статический момент сопротивления М. При подаче напряжения на

№ 141666- 2 управляющую обмотку двигателя датчика момента последний будет создавать пусковой момент М„. Пусковой . Л ,, передается на статор, жестко связанный с KopnycoA-i 5, в результате чего статор повернется на угол а,п-ри котором наступит равновесие от действия противомомента, создаваемого грузом 11. До тех пор, пока пусковой момент, возрастая сувеличением напряжения, будет меньше момента сопротивления Же , вЫходной вал датчика момента будет находиться в еостояяии покоя. При равенстве М„ М наступит неустойчивое состояние, и лри незначительном приращеш-ш ДМ,, вал датчика, а следовательно, и вал потребителя момента тронется с места.

Зафиксированная величина момента, отсчитанная по шкале моментов, определит величину (в соответствующих единицах) момента сопротивления- При дальнейшем увеличении напрял енИя на управляющей обмотке двигателя датчика момента, вал его будет враш.аться со скоростью /г об/мин, а .показания датчика будут соответствовать моменту вращения, который необходимо приложить к потребителю момента, чтобы он вращался также со скоростью я об/мин. Во втором режиме работы к выходному концу валу датчика момента присоединен датчик момента, например испытуемый электродвигатель. При отсутствии напряжения на управляелюй об,ютке двигателя датчика -испытуемый двигатель, вращающийся со скоростью п об/мин, будет нагружен суммарным моментом:

/И,,,,, 2/И, + /И2 М, +2Мз-гЛ14. где: MI - момент трения нодшипника 10;

- момент трения о воздух;

Мз - момент трения подшипника 3;

Мл - момент треиия контактов токопроводящей системы.

Если подать напряжение питания на упр.- вляемую обмотку, в результате чего датчик создаст момепт М,,, то испытуемый двигатель будет пагружси моменто М

М„„р M + 2Mi + Al2 /Vf, ±2Мз- М4.

В приведенных выражения,.. Л1, Ч;:2Л1з- М4-мог.гент, создаваемый грузом //, трением в подшипниках и контактной системой, при отклонении корпуса 5 на угол а. Отклонение корпуса обусловлена тем, что при вращении полого ротора в малом воздушном зазоре частиц воздуха, увлекаемые стенками ротора, будут передавать усилие на корпус, создавая вращающий момент, вследствие чего корпус ,стре: 1ится повернуться до уравиовешивания противомоментом груза. Таким образом, величина момента треиия о воздух, создающая нагрузку, будет отсчитана но щкале датчика момента.

Угол отклонения корпуса датчика момента, пропорциональный величине момента, преобразуется в электрический сигнал (например, посредством вращающегося трансформатора), подаваемый на измерительный прибор, отградуированный в соответствующих единицах.

Датчиком скорости описываемого устройства является асинхронный тахогенератор, полый ротор 9 которого укреплен на одном валу с ротором 8 датчика момента. В зависимости от скорости вращения изменяется величина напряжения, подаваемого с генераторной обмотки на измерительный прибор, проградуированный в оборотах в минуту.

В описываемом устройстве для новыщения чувствительности и точности измерения внутреннее трение подшипников сведено к минимуму и сохраняет свою величину во времени .и по углу поворота.

Описываемое устройство может найти применение для измерения малых моментов в лабораториях научно-иселедовательских институтов и производственных лабораториях.

Предмет изобретения

Устройство для измерения малых величин крутящих моментов с дистанционной передачей угла разворота, содержащее основание с неподвижно укрепленны.м статором датчика и двумя подщнпннками, внутри которых свободно вращается корпус ротора, от л ича ющсеся тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем нрнмене1г вал с двумя полыми роторами, присоединяемый выступающим концо: к испытуемому элементу.