БЕСКОНТАКТНЫЙ ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ДАТЧИК ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВАЛА Советский патент 1968 года по МПК G01P3/48 

Изобретение относится к области измерительной техники.

Известны бесконтактные трехкомпонентные датчики динамических параметров и угловой скорости вала, например, гребного винта, содержащие смонтированные на сборном валу узлы измерения крутящего момента, скорости вращения и осевых усилий.

В предложенном датчике в отличие от известных узел измерения крутящего момента выполнен в виде полой втулки, в которой расположено беличье колесо с балочками, наклоненными к его подвижному основанию, составляющему одно целое с подвижным валиком, несущим на себе среднее кольцо преобразователя. Узлы измерения скорости вращения и осевых усилий связаны между собой муфтой, состоящей из двух мембран, одна из которых несет ступицу, укрепленную на подвижном валике, другая составляет одно целое с промежуточным валом датчика, а узел измерения осевых усилий снабжен фланцем, выполненным заодно с упругой мембраной. Это позволяет повысить точность измерения и надежность.

На чертеже показан общий вид датчика в разрезе.

.На сборном валу смонтированы узел 1 измерения крутящего момента, узел 2 измерения угловой скорости и узел 3 измерения осевых усилий.

Узел 1 представляет собой полую втулку 4 с закрепленными на ней неподвижными в осевом направлении кольцами 5 электрического преобразователя. Во втулке 4 расположен упругий элемент 6 в виде беличьего колеса с наклонными балочками 7. Подвижное основание упругого элемента 6 составляет одно целое с подвижным валиком 8, несущим на себе среднее кольцо 9, являющееся подвижным якорем дифференциального индуктивного преобразователя. Неподвижная часть преобразователя содержит два цилиндра 10 с катушками 11.

Подвижный валик 8 соединен с промежуточным валом 12 при помощи компенсирующей муфты 13, состоящей из двух плоских мембран, одна из которых выполнена как одно целое с промежуточным валом 12, другая закреплена на подвижном валике 8.

Узел 2 состоит из зубчатого диска 14, взаимодействующего с постоянным магнитом 15, несущим на себе измерительную обмотку 16

Узел 3 содержит упругое калиброванное звено 17, выполненное в виде сильфона за одно целое с входной частью вала 18, опирающейся на радиальный шарикоподшипник 19, полую втулку 20 и дифференциальный индуктивный преобразователь 21.

Шарикоподшипник 19 размещен во фланце 22, который выполнен заодно с упругой мембраной 23, жестко закрепленной при помощи специальной гайки 24 в корпусе датчика 25.

Под действием крутящего момента, приложенного к валу 18, среднее кольцо 9 перемещается между крайними неподвижными в осевом направлении кольцами 5. Это приводит к изменению кольцевых воздушных зазоров 26, один из которых увеличивается, а другой уменьшается, и следовательно к изменению индуктивности катушек, включенных в дифференциальную схему LC-генераторов, и к изменению частоты, пропорциональному осевому перемещению среднего кольца 9.

Действие узла измерения угловой скорости основано на преобразовании скорости вращения зубчатого диска 14 в периодическое изменение э. д. с., наводимой в обмотке 16. Частота следования импульсов э. д. с. пропорциональна угловой скорости. Под действием осевых усилий деформируется упругое звено 17, что приводит к осевому перемещению вала 18 вместе с закрепленным на нем средним кольцом 27 преобразователя и к изменению воздушных зазоров 28. Дальнейшее преобразование осевого перемещения в изменение частоты происходит так же, как в узле измерения крутящего момента.

Бесконтактный трехкомпонентный датчик динамических параметров и угловой скорости вала, например, модели гребного винта, содержащий смонтированные на сборном валу узлы измерения крутящего момента, скорости вращения и осевых усилий, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и.надежности, в нем узел измерения крутящего момента выполнен в виде полой втулки, в которой расположено беличье колесо с балочками, наклоненными к его подвижному основанию, составляющему одно целое с подвижным валиком, несущим на себе среднее кольцо преобразователя, а узлы измерения скорости вращения и осевых усилий связаны между собой муфтой, состоящей из двух мембран, одна из которых несет ступицу, укрепленную на подвижном валике, другая составляет одно целое с промежуточным валом датчика, а узел измерения осевых усилий снабжен фланцем, выполненным заодно с упругой мембраной.