Устройство для измерения крутящего момента Советский патент 1988 года по МПК G01L3/14 

f 3

05

Изобретение относится к силоиз- мерительной технике и может быть использовано для мгновенного момента вращения при разработке и исследовании электрических машин и других силовых механизмов. Целью изобретения является повьшение точности и расширение частотного диапазона. Высокочастотное напряжение возбуждения от генератора 6, подаваемое на вход пье- зотрансформатора, за счет обратного пьезоэффекта преобразуется в механические колебания резонансной частоты. Пьезотрансформаторы всех датчиков силы соединены между собой каскадно поэтому с выхода последнего датчика высокочастотное напряжение, несущее в себе информацию о 2тередаваемом мо- ментоизмерительной муфтой моменте, через токосъемник 8 передается с вращающегося вала на вход выпрямителя 19, где получается обратная градуиро- вочная характеристика. Преобразование обратной градуировочной характеристики в прямую напряжения подается на вход дифференциального усилителя 20, а с него - на индикатор 21. Диапазон измеряемых крутящих моментов может регулироваться за счет регул1фовки напряжения возбуждения на выходе высокочастотного генератора 6. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. с

I Изобретение относится к силоиэме- рительной технике и может быть ис |пользовано для измерения ггновенного момента вращения при разработке и исследовании электрнческж ; машин п других силовых механизмов, : Целью изобретения является повы- тление точности и расширение частотою™ го диапазона,

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг,,2 - схема моментоизмерительной , входящей в состав устройства, на фи г.З - разрез А-Л иа фнг.2; на фиг,4 - схема силоизмерительного датчика, входяще.™ го в состав устройства; на фиг,5 - графики граду1фовочных зависимостей.

Устройство для измерения крутящег момента содержит моментоиэмерительну муфту 1J которая состоит из двух со- осно установленных кулачковых полу-- муфт 2 и 3 с равным количеством равномерно расположенных на окружности Iкулачков (на фиг.2 и 3 показан вари- I ант выполнения ползт-1уфт с двумя кулачками) , датчиков 4 силы и винтов 5, высокочастотный генератор б, регистратор 7 и токосъемник 8, механически связанный с полумуфтой 2„ При этом каждый датчик 4 силы (фиг.4) содержит силочувствительный элемент I в виде пьезотрансформатора 9, корпус МО и силовводящий элемент 11 с коии-- ческим наконечником, выполненные из диэлектрического материала.э например текстолита, и контактные пластины 12 - 14с При этом контактные пластн- Iны 12 и 13J являющиеся соответствен™ но входом и выходом пьезотрансформа- тора, приклее 1Ы к основант-по ci-шовво- дящего элемента 11 и к нш- присоеднне--1Ш гибкие выводы 15 и 16 соответственно. Контактная пласттдна 14, явля- ющаяся общей для пьезотрансформато- ра, прикреплена к днищу корпуса 10 и к ней присоединен гибкий вывод 17 Возможен вариант исполнения сипо™ чувствитштького элемента датчика 4 силы в виде пакета посладовательно соединенньк: пьезотрансфорнаторов.

Количество датчиков 4 силы разно количеству кулачков иа. пoлytv yфтв 2, в которых на заданком расстоянии от оси пoлy fyфты выполнены г незда 18 (фиг.2 и 3) J в которых жестко закреп лены датчики 4 силы и по/джаты сило- : эводящими элементами 11 к „оответст- вующим кулачкам полумуфты. 3 При это

оси чувствительности датчиков 4 силы ориентированы по касательной к ок- Pi iCHOCTKj концентричной оси полумуфт 2 и 3,

Силочувствительные элементы (т.е. пьезотрансеЬорматоры 9) всех датчиков 4 силы соединены между собой каскад- но, Т(,е. в последовательную цепочку. При этом к входу первого сялочувстви- тельного элемента в этой цепочке подключен высокочастотный генератор 6, а выход последнего в цепочке силочув- ствительного элемента через тор;осъем- ник 8 подключен к регистратору 7, Последний может быть выполнен в Bi-зде последовательно соединенньк выпрямителя 19, диф1| епенциаг1ьного усш гителя 20 и индикатора 21,

Высокочастотный генератор 6 может быть смоитир о53 н НИ ОДНОЙ КЗ полу- г-.5уфт 2 клк 3 причем питание его может осуществляться как от автономного источнш са, установленного на полумуфтах 2 и 3, так и от общего через дополнительньй токосъемник,

З стройство для измерения крутящего момента работает следующим образом.

Полумуфты 2 и 3 устанавливают на валы. 22 и 23 испытуемых узлов (например микродвигателя и нагрузки). Вин тамн 5 обеспечивают заданное предварительное поджатие датчиков 4 силы. Устанавливают ка вькоде высокочастот™ пого генератора 6 напряжение дення с частотой., равной резонансной частоте пьезотрансформатсроБ 9,

Высокочастогное напряжение возбуждения, подаваемое на вход пьезотрансформатора 9, за счет обратного пьезо- эффекта преобразуется в механические колебания рпзомансной частоты. С вы- :;:ода пьезотрансформатора 9 посредством контактной пластины ЛЗ снимается высокочастотной копряжение генерируемое в пьезотрзпсформаторе 9, вследствие прямого пьезоэффекта. Коэффициент трансформации пьезотрансформатора макгл-мальное значенке на резонансных частотах .н может достигать нескольких тысяч При этом величина коэффициента трансформации зависит , кроме TorOj от акустических свойств срёдЫд в частностиг, от усилия, дййствующего на пьезотрансформа- тор в направлении оси его псляриза- цин .

Поскольку пьезотрансформаторы 9 всех датчиков csnbi соединены между

Диапазон измеряемых крутящигх моментов может регулироваться за счет {)егулировки напряжения возбуждения на выходе высокочастотного генератора 6, при этом регулируется угол наклона обратной градуировочной характеристики (фиг.Зв).

10 Формула изобретения

собой каскадно, то с выхода последнего датчика высокочастотное напряжение, несущее в себе информацию о передаваемом моментоизмерительной муфтой моменте, через токосъемник 8 передается с вращающегося вала на вход вьшрямителя 19, где происходит выпрямление переменного напряжения и устранение переменной составляющей с помощью фильтров. Зависимость выпрямленного и отфильтрованного вьтря- 1. Устройство для измерения крутя- мителем выходного напряжения от при- щего момента, содержащее две соосно ложенного усилия представляет собой установленные осесимметричные кулач- обратную градуировочную характеристи- 15 ковые полумуфты, в кулачках одной ку (фиг.За). Для преобразования об- из которых выполнены равноудаленные ратной градуировочной характеристики от оси полумуфты гнезда в которых в прямую (фиг.56), соответствующую размещены датчики силы, поджатые си- градуировке индикатора 21, напряжение ловводящими злемёнтами к соответству- подается на вход дифференциального 20 кулачкам другой полумуфты, токо- усилителя 20, выходное напряжение ко- съемник, связанный с одной из полу- торого определяется по закону муфт и подключенный к регистратору,

отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения 25 частотного диапазона, в него введен высокочастотный генерато х, а силочув- ствительные элементы датчиков силы вьшолнены в виде пьезотрансформаторов и соединены между собой в последова ав.х /10 оп Ue.io

где К

Uo« - коэффициент усиления дифференциального усилителяi

опорное напряжение, численно равное напряжению на выходе выпрямителя 19, соот- зо тельную цепь, через которую высоковетствующее усипию предварительного поджатия; напряжение дифференциального усилителя 20, соответствующее значению текущего момента.

35

частотный генератор соединен с токосъемником.

L

Диапазон измеряемых крутящигх моментов может регулироваться за счет {)егулировки напряжения возбуждения на выходе высокочастотного генератора 6, при этом регулируется угол наклона обратной градуировочной характеристики (фиг.Зв).

Формула изобретения

частотный генератор соединен с токосъемником.

I .J

-пО-Я

Г

Фиг.з

15

15

Фиг л

вы)(19

(J,

fe/X 20

8ш1Э

. 1 (MMQKC

ЛР{йМ}

F{MJ

6f(ufi)

Ff)

F()

Фи9.б

с2