Измеритель крутящего момента Советский патент 1993 года по МПК G01L3/08 

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике и может быть использовано дл5 измерения крутящих моментов, например, при обкатке агрегатов сельскохозяйстB6f

ных машин.

: Известны тензорезисторные измерители крутящего момента с бесконтактными преобразователями передачи информации (кн. А.В.Колчин Датчики средств диагностирования машин. М., Машиностроение, 19 J4).

Этим преобразователям присущи следу ощие недостатки:

| ограниченная.точность измерения, обусловленная зависимостью параметров тензорезисторов от внешних температур- нь)х условий;

; трудоемкость установки и тарировки тензорезисторов;

невысокая надежность конструкции.

Кроме того, при передаче информации с вращающихся деталей (кн. А.Ф.Прокун- цёв. Е.С.Максимова Бесконтактная передача и обработка информации с вращающихся

изделий. М., Машиностроение, 1985) при помощи преобразователей реактивного типа возникает дополнительная погрешность измерения, которая вызвана изменением параметров этих преобразователей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель крутящего момента (а.с. № 1476333, G 01 L 3/08), рассмотренный в качестве базового объекта и содержащий два полых барабана, соединенных упругим элементом, источник света и экран с линейной шкалой, установленные на основании и оптически связанные между собой через прорези в барабанах.

Недостатком этого измерителя крутящего момента является ограниченная точность измерения, так как в процессе измерения осуществляется визуальный съем информации со шкалы с помощью световой полосы, Поскольку шкала имеетчиСло разрядов, не превышающих двух, а световая полоса нечеткую границу, то это и являч о со к

00

о

ется причиной ограничения точности измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения крутящего момента,

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель крутящего момента, содержащий два полых барабана, соединенных упругим элементом, источник света, установленный на основании и индикатор, введены два скрепленных с барабанами и соосных им диска с радиальными прорезями, равномерно расположенными по окружности и смещенными одна относительно другой на половину шага их нанесения, щелевая диафрагма, размещенная между дисками на основании, фотопреобразователь с последовательно соединёнными усилителем фототока, формирователем импульсов и фильтром низкой частоты, при этом ширина прорезей равна половине шага их нанесения, а фотопреобразователь и источник света установлены напротив щелевой диафрагмы по обе его стороны, причем выход фильтра низкой частоты связан с индикатором.

Указанное отличие позволит повысить точность измерения крутящего момента, поскольку электронная схема обработки информации с аналоговым стрелочным индикатором обладает более высокой точностью регистрации результата измерения по сравнению с визуальной шкалой. Кроме того, указанное отличие позволит также использовать измеритель крутящего момента в составе автоматизированных систем управления испытанием, так как измеритель имеет электрический выход.

На фиг. 1 изображен измеритель крутящего момента; на фиг. 2 представлена время-импульсная диаграмма, поясняющая работу измерителя. :

Измеритель крутящего момента (фиг, 1) содержит два полых барабана 1 и 2, на которых сроено закреплены диски с радиальными прорезями, равномерно расположенными по окружности. Размер прорези равен половине шага их нанесения. Прорези на дисках смещены одна относительно Другой на половину шага. Барабаны соединены упругим элементом в виде торсионного вала 3, Между дисками на основании установлена щелевая диафрагма 4, напротив которой по обе ее стороны установлены источник света 5 и фотрпреобразователь 6, соединенный с электронной схемой обработки информации, выполненной в виде последовательной цепи из усилителя фототока 7, формирователя импульсов - триггера Шмитта 8, фильтра 9 низкой частоты и стрелочного индикатора 10.

Измеритель крутящего момента работает следующим образом,

При отсутствии нагрузки световой поток от источника света 5 не поступает на фотопреобразователь 6, поскольку прорези на дисках смещены одна относительно другой

на половину шага. Воздействие измеряемого крутящего момента приводит к скручиванию торсионного вала 3, что вызывает относительное смещение барабанов 1 и 2 и соответственно прорезей на дисках. Величина смещения, пропорциональная измеряемому моменту, с помощью щелевой диафрагмы преобразуется в прямоугольный световой импульс. Скважность этого импульса и определяет величину измеряемого

момента. Прямоугольный световой импульс с помощью фотопреобразователя 6 преобразуется в. электрический ток, который затем усиливается усилителем фототока 7 (диафрагма 11 на фиг. 2). Для исключения

влияния на точность измерения амплитудных

факторов выходное напряжение усилителя фототока 7 формируется формирователем импульсов 5 (диафрагма 12 на фиг. 2), напряжение на выходе которого имеет постоянное

амплитудное значение, а скважность определяется информативным параметром - измеряемым моментом. Щиротно-импульсный сигнал с выхода формирователя импульсов 8 преобразуется в постоянное напряжение,

пропорциональное скважности импульсов, с помощью фильтра 9 низкой частоты. Постоянное напряжение на выходе фильтра 9, а соответственно и величина измеряемого момента регистрируется аналоговым стрелочным индикатором 10, При изменении скорости вращения измеряемого объекта соответственно изменяется и величина длительности импульсов, но скважность импульсов, преобразуемая фильтром 9,

остается без изменения. Таким образом,

скорость вращения не оказывает влияния

на точность измерения величины момента.

При внедрении измерителя крутящего

момента в составе автоматизированных систем для исследований узлов и агрегатов сельскохозяйственных машин сокращается время ресурсных испытаний за счет повышения производительности работ при обработке измерительной информации, а

следовательно, сокращается время разработки новых конструкций сельскохозяйственных машин.

Формула изобретения

Измеритель крутящего момента, содержащий два полых барабана, соединенных упругим элементом, источник света, установленный на основании, и индикатор, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него вве- ден i два скрепленных с барабанами и соос- ных с ними диска с радиальными про езями, равномерно расположенными по окружности и смещенными одна относи0

тельно другой на половину шага их нанесения, щелевая диафрагма, размещенная между дисками на основании, фотопреобра- зоватёль с последовательно соединенными усилителем фототока, формирователем импульсов и фильтром низкой частоты, при этом ширина прорезей равна половине шага их нанесения, а фотопреобразователь и источник света установлены напротив щелевой диафрагмы по обе ее стороны, причем выход фильтра низкой частоты связан с индикатором.

,t