ВИБРАЦИОННО-ЧАСТОТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА И ОСЕВОЙ СИЛЫ Советский патент 1964 года по МПК G01L5/00 

Известны вибрационно-частотные измерители крутящего момента и осевой силы, основанные на измерении деформации упругих элементов с помощью чувствительной вибрационной перемычки, работающей в автоколебательиом режиме на собственной резонансной частоте, зависящей от степени ее деформации. Они включают установленный на ноддерживающих подщипниках корпус с датчиком крутящего момента, упругий элемент которого выполнен в виде жесткого обода с плоскими спицами, работающими па изгиб, и датчик осевой силы, упругий элемент которого вынолнен в виде ряда пластин, работающих на изгиб.

Эти измерители чувствительны к влиянию неизмеряемых компонентов и действию цеатробежных сил.

Предлагаемый измеритель крутящего момента и осевой силы обладает следующими отличиями:

а)преобразование деформации изгиба спиц упругого элемента датчика момента в линейную деформацию измерительной перемычки осуществляется с номощью двух Т-образных кронщтейнов, расположенных на торцах средней части противоположных спиц, к плечам которых накрест через ось вращепня присоедииены концы измерительной перемычки;

ствляется с помощью компенсациониых грузов, закрепленных на свободных концах кронштейнов измерительной перемычки;

в)исключение влияния осевой силы на работу датчика момента достигается благодаря

тому, что спицы, несущие кронщтейны измерительной перемычки, отделены от остальной части упругого элемента прорезью, а связь их с ободом осуществлена с помощью упругих шарниров, податливых в осевом направлении;

г)исключение погрешностей от момента трения в поддерживающем подщипнике датчика крутящего момента достигается путем установки его (подшипника) на трубчатой

шейке корпуса датчика момента, через которую с зазором проходит измерительный хвостовик упругого элемента;

д)исключение влияния крутящего момента на работу датчика осевой силы достигается

путем выполнения рабочих частей его упругого элемента в виде группы широких иластин, из которых нижняя образует мембрану, жестко связанных между собой.

На фиг. 1 изображен упругий элемент датчика момента предлагаемого измерителя; на фиг. 2- система подвески измерительной стороны датчика момента на станине, исключающая погрешности от момента трения подшипника, поддерживающего датчик; на фиг. 3- Упругий элемент / выполнен в виде жесткого обода 2, соединенного спицами 3 с центральной частью, являющейся валом 4 и оканчивающейся измерительным хвостовиком датчика.

На торцах средней части противоположных спиц расположены Т-образные кронштейны 5, к противоположным концам которых накрест через ось вращения присоединены концы измерительной перемычки 6. На свободных концах кронштейнов имеются комоенсацнониые грузы 7. Спицы 8, несущие кронштейны измерительной перемычки, отделены от остальной части упругого элемента прорезями 9, а связь их с ободом осуществлена через упругие шарниры 10.

При деформации спиц под действием крутящего момента Т-образные кронштейны поворачиваются в разные стороны па угол, равный углу поворота средней плоскости спин в месте соединения с кронштейном. Нри этом происходит растяжение или сжатие измерительной перемычки, а вместе с тем и изменение ее собственной частоты поперечных колебаний, измеряемой с высокой точностью дискретной регистрирующей аппаратурой.

Съем информации с вращающего силоизмерителя производится в виде частотного сигнала прямоугольной формы через бесконтактный индукционный съемник.

Нитание усилителя автогенератора осуществляется либо от батарей, размещаемых в датчиках, либо током высокой частоты, передаваемым через бесконтактную систему на стабилизированный выпрямитель, устанавливаемый вместо батарей.

Автоколебания системы обеспечиваются с помощью двух поляризованных электромагнитов, расположенных по обе стороны измерительной перемычки; один из электромагнитов, являющийся индукционным датчиком, включен на вход усилителя; второй электромагнит -- возбудитель колебаний - соединен в фазе с выходом усилителя.

При вращении датчика момента грузы 7 создают компенсационные моменты, исключающие чувствительность датчика к влиянию центробежных сил.

При действии осевой силы спицы упругого элемента деформируются, допуская некоторое перемещение вала вдоль оси. В этом случае спицы 8, несущие кронштейны и измерительную перемычку, перемещаются также вместе с валом. Однако благодаря малой жесткости шарниров 10 эти спицы изгиба практически не испытывают и не передают дополнительных нагрузок на измерительную перемычку.

Этим исключается влияние осевой силы на показания датчика момента.

Упругий элемент // (см. фиг. 2) датчика момента закреплен утолщенной частью своего обода внутри охватывающего его цилиндрического корпуса 12 таким образом, что его измерительный хвостовик свободно с зазором

проходит через имеющуюся на корпусе трубчатую (полую) шейку 13, при этом торцы спиц не соприкасаются с дном корпуса.

Подшипник 14 скольжения, поддерживающий датчик момента, установлен на трубчатой шейке корпуса. При одновременном измерении крутящего момента и осевой силы в валопроводе датчик момента компонуется с датчиком силы 15 в общий измерительный блок.

Присоединительный конец датчика силы монтируется на радиально-унорном подшиппике 16. При использовании устройства в качестве измерителя моментов сопротивление объектов испытаний, тренне в подшипнике 14 датчиком

не учитывается. Это трение лишь создает небольшую нагрузку со стороны приводного докгателя. В тех случаях, когда измеряется вращающий момент мащин-двигателей, момент трения подшипника 14 учитывается датчиком

без потерь как величина начальной эффективной нагрузки испытуемого двигателя.

Применение подщиппика скольжения со стороны датчика момента связано с необходимостью обеспечения степени свободы в осевом направлении, требуемой для нормальной работы датчика силы.

Осевое трение в подшипнике снимается благодаря его вращению. Вращающийся датчик осевой силы состоит из упругого элемента

/7 (см. фаг. 3), выполненного в виде тела цилиндрической формы, в треугольном окне которого по оси вращения расположена измерительная перемычка 18, соединенная с рабочей частью упругого элемента. Последний выполпен в виде группы щироких пластин 19, нижняя из которых является мембраной 20. Пластины связаны между собой общим центром 21, являющимся продолжением нагрузочного конца датчика.

С двух сторон измерительной перемычки установлены электромагнитные головки 21 системы возбуждения колебаний. Снарун и датчик герметизирован кожухом 22.

При действии осевых сил рабочие части

упругого элемента работают на прогиб, вызы вая растяжение или сжатие измерительной перемычки.

Высокая жесткость мембраны и группы широких пластин в направлении крутящего момента обеспечивают нечувствительность датчика силы к влиянию крутящего момента.

Предмет изобретения

1. Вибрационно-частотный измеритель крутящего момента и осевой силы, содержаидий установленный на поддерживающих подшипниках корпус с датчиком крутящего момента, упругий элемент которого выполнен в виде

жесткого обода с плоскими спицами, работающими на изгиб, и датчик осевой силы, упругий элемент которого выполнен в виде ряда пластин, работающих на изгиб, отличающийся тем, что, с целью повышения

мации изгиба спиц упругого элемента датчика момента в линейную деформацию измерительной перемычки осуществлено с помощью двух Т-образных кронштейнов, расположенных на торцах средней части противоположных спиц, к плечам которых накрест через ось вращения присоединены концы измерительной перемычки.

2.Измеритель по н. 1, отличающийся тем, что для компенсации центробежных сил противоположные концы кронштейнов измерительной перемычки снабжены компенсационными грузами.

3.Измеритель по н. 1, отличающийся тем, что для исключения влияния осевой силы на работу датчика момента, спицы, несущие кронштейны измерительной перемычки, отделены прорезью от остальной части упругого элемента, а связь с ободом осуществлена с помощью унругнх щарниров, податливых в осевом направлении.

4. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что для исключения погрещности от момента трения, поддерживающий подшипник установлен на полой щейке корпуса датчика момента, а измерительный конец упругого

элемента, расположенного в корпусе, проходнт с зазором через полую шейку.

5. Измеритель но п. 1, отличающийся тем, что для исключения влияния крутящего момента на работу датчика осевой силы его

упругий элемент выполнен в виде группы широких нластин, нз которых нижняя образует мембрану.

8

3

14

Фиг.З