Устройство для измерения крутящего момента Советский патент 1977 года по МПК G01L3/10 

1

Изобретение относится к силоизмерйтёльной технике и может быть иснользовано нри измерении крутяш,его момента на вращающихся валах, например, судовых двигателей.

Известные устройства для измерения крутящего момента на валах, содержащие индуктивный преобразователь перемещений и нреобразователь скручивания вала в осевое перемещение якоря индуктивного преобразователя не являются полностью бесконтактными, а потому сложны по конструкции и обладают пониженной эксплуатационной надежностью и ограниченным диапазоном применения зоной малых и средних оборотов.

Известно также устройство для измерения крутящего момента, содержащее индуктивный преобразователь перемещений, якорь которого связан с вращающимся валом, а магнитопровод с обмотками установлен неподвижно относительно вала, и механизм преобразования скручивания вала в осевое перемещение якоря. Недостатком устройства является сложность его конструкции, ненадежность и ограниченный диапазон применения.

В предлагаемом устройстве для измерения крутящего момента якорь выполнен в виде двух колец, укрепленных на дисках механизма преобразования скручивания нала в осевое перемещение якоря, один из которых жестко закреплен на валу, а другой - с возможностью осевого перемещения. Магнитопровод индуктивного преобразователя выполнен в виде двух ферромагнитных стержней с обмотками, неподвижно установленных вдоль оси вала без механического контакта с кольцами якоря и выступающих своими концами за наружные периферии колец на величину возможного осевого перемещения вала. При этом ферромагнитные стержни и зоне перемещения колец якоря выполнены из материала с больщим магнитным сопротивлением, например

карбонильного железа.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство для измерения крутящего момента содержит механизм преобразования скручивания вала в осевое перемещение якоря, состоящий из двух дисков 1, один из которых насажен на валу 2 жестко, а другой - с возможностью перемещения вдоль оси вала, и преобразующего устройства 3, выполненного, например, в виде ролико-кулачкового механизма, который механически связан с упомянутыми дисками. Якорь предназначен для управления магнитным потоком М, создаваемым индуктивным преобразователем, и состоит из двух колец 4, которые жестко насажены на диски 1. Кольца 4 выполнены из электротехнической стали с малым магнитным сопротивлением. Индуктивный преобразова Ц| - Л -«|| Р I

...,,.4|ь/

тель предназначен для преобразования механического перемещения якоря в электрический сигнал и состоит из двух ферромагнитных стержгюй 5, установленных вдоль оси вала таким образом, что между кольцами 1 и стерл{иями 5, на одном из которых, например, намотана намагничивающая обмотка б, а на другом -- сигнальная обмотка 7, которая может быть вклрочена в одно из илеч измерительного моста, имеется зазор, а концы этих стержней выступают за нарул иые периферии колец 4 на величину возможного осевого перемещения вала 2. Стержни 5 в зоне перемещения колец 4 выполнены из материала с большим магнитным сопротивлением (например, из карбонильного железа). Остальная часть стержней 5 выполнена из электротехнической стали с малым магнитным сопротивлением. Следовательно, величина магнитного сопротивления датчика определяется в основном суммой сопротивлений воздушных зазоров между стерл нями 5 и соответствующими кольцами 4 и участков стержней 5 (зоны перемещения колец 4), выполненных из материала с большим магнитиым сопротивлением, суммарное магнитное сопротивление которых может составлять большую часть магнгггного сопротивления дапчика. Перемещение одного кольца якоря относительно другого значительно изменяет величину магнитного сопротивления датчика, что приводит к разбалансу измерительного моста, на выходе которого образуется напряжение, пронорциональпое относительному перемещению колец якоря.

При отсутствии кртящего момента измерительный мост сбалансирован, и напряжение на выходе его равно нулю.

При наличии крутящего момента вал 2 скручивается и диски I разворачиваются относительно друг друга на некоторый угол, который устройством 3 преобразуется в осевое неремещение одного кольца якоря относительно другого. В результате изменяется расстояние между этими кольцами, а, следовательно, изменяется и величина магнитного сопротивления датчика. Баланс измерительного моста на553490

рушается, и на выходе его образуется напряжение, проиорциональное измеряемому моменту. При осевом перемещении вала кольца 4 перемещаются вдоль оси вала на величину

его осевого перемещения, при этом расстояние

между ними остается постоянным. Поэтому

напряжение на выходе измерительного моста

не зависит от осевого перемещения вала.

Предлагаемый датчик крутящего момента

является бесконтактным и упрощает устройство, одновременно повышает эксплуатационную надежность и расширяет диапазон его применения.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения крутящего момента, содержащее индуктивный преобразователь перемещений, якорь которого связан с вращающимся валом, а магнитопровод с обмотками установлен неподвижно относительно вала, и механизм преобразования скручивания

вала в осевое перемещение якоря, отличающееся тем, что, с целью упронхения конструкции с одновременным повышением надежности и расширением диапазона его применения, в нем якорь выполнен в виде двух

колец, укрепленных на дисках механизма преобразования скручивания вала в осевое перемещение якоря, один из которых жестко закреплен на валу, а другой - с возможностью осевого перемещения, а магнитопровод индуктивного преобразователя выполнен в виде двух ферромагнитных стержней с обмотками, неподвижно установленных вдоль оси вала без механического контакта с кольцами якоря и выступающих своими концами за наружные

периферии колец на величину возможного осевого перемещения вала.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ферромагнитные стержни в зоне перемещения колец якоря выполнены из матернала с большим магнитным сопротивлением, например карбонильного железа.