Устройство для измерения улга закручивания вала Советский патент 1977 года по МПК G01L3/10 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения угла закручивания вала, а также мощности, потребляемой илн отдаваемой вращающей его мащиной.

Известны устройства для измерения угла закручивания вала, содержащие две подвижные пластины конденсаторов, закрепленные на валу, и два первичных емкостных преобразователя, каждый из которых в сочетании с катущкой индуктивности представляет резонансный контур, один из которых включен в частотозадающую цепь генератора, а второй- в резонансный фильтр 1.

Недостатком этих устройств является то, что измерение зависят не только от угла закручивания вала, но и от скорости прохождения подвижной пластины конденсатора, так как резонансный контур представляет собой колебательное звено, работа которого харак теризуется временем успокоения и величиной выброса сигнала. Дополнительная погрещность иоявляется в результате того, что на вход детектора подается импульсный сигнал с остроконечной верщиной, длительность и амплитуда которого зависит от скорости прохождения подвижного кулачка (пластины).

Это приводит к тому, что показания прибора существенио отличаются при статическом и динамическом режимах работы устройства,

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения угла закручивания вала, содерл ащее два индуктивных преобразователя, включающих жестко закрепленные на валу на расстоянии друг от друга вдоль оси кулачки и расположенные против них неподвижные сердечники с катушками, включениыми в измерительные схемы 2.

Такое устройство имеет недостаточную точность из-за взаимного люфта деталей кулачков, а также небольшой диапазон, ограниченный величиной измерительного зазора.

Цель изобретения - повышенне точности расширение диапазона измерений.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве катушки индуктивных преобразователей включены в схемы, запитанные от генератора и связан11ые выходами с алгебраическим сумматором, а кулачки выполнены в внде колен, имеющих в развертке по образующей форму по крайней мере двух последовательно соединенных ромбов.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 нриведены временные диаграммы сигналов; на фиг. 3 изображен кулачок, вид сбоку; на фиг. 4 иредставлсна развертка кулачка по периметру.

Устройство для измерения угла закручивания вала содержит индуктивные преобразовател и I и 2, их схемы 3 н 4 включения, которые питаются от генератора 5, алгебраический сумматор 6, пиковый детектор 7, выход которого подключен к вольтметру 8 и два профильных кулачка 9 и 10, закрепленных на валу 11.

Устройство работает следуюпдим образом.

При вращении вала суммарные зазоры между кулачками и нолюсами индуктивных преобразователей изменяются по треугольному закону, это изменение преобразуется в электрический сигнал при помощи индуктивных преобразователей и их схем включения, которые питаются от общего генератора 5. Суммарный зазор /i складывается из величины Ii, и т. с. li ii-i-l i, а зазор 4 - пз величин /г и , т. е. (см. фнг. 1). Далее электрические сигналы е выходов схем включения преобразователей поступают на алгебраический сумматор 6, где происходит их вычитание.

При отсутствии нагрузки на валу сигнал на выходе алгебраического сумматора 6 отсутствует. С появлением нагрузки происходит закручивание вала, а следовательно, сигналы со схем включения поступают па алгебраический сумматор сдвинутыми на величину относительного перемещения кулачков, на выходе сумматора 6 появляются сигналы транецеидальной формы. Амплитуда сигнала зависит только от величины угла закручивания вала и не зависит от угла наклона образующих кулачков, а также от частоты следования сигналов (см. фиг. 2). Для выделения амплитуды сигналы с выхода алгебраического сумматора 6 поступают на пиковый детектор 7 и на вольтметр 8.

Кулачки 9, 10 установлены на валу, разнесены на удобные по оси расстояния места иаибольщего образуемого зазора н расноложены в одной плоскости. Развертка формы кулачков (фиг. 4) и его сечение (фиг. 3) выполнены в соответствующей пропорции.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений за счет облегчения установки зазоров между кулачками и сердечкиками индуктивных преобразователей, расщирнть диапазон измеряемых моментов за счет расщирення величины возможного скручивания вала и обеспечивает градуировку устройства в статическом состоянии.

Фор м у л а и 3 о о р е т е н и я

Устройство для измерения угла закручивания вала, содержащее два индуктивных нреобразователя, включающих жестко закренленные на валу на расстоянии друг от друга вдоль оси кулачки и располол енные против ннх неподвижные сердечники с катушками, включенными в измерительные схемы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, катущки индуктивных преобразователей включены в схемы, запнтанные от генератора и связанные выходами с алгебраическим сумматором, а кулачки выполнены в виде колец, имеющих в развертке по образующей форму по крайней мере двух последовательно соединенных ромбов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР №76062, кл. G OIL 3/10, 1946.

2. Фролов Л. Б. Измерение крутящего момента. 1967, с. 25, рис. 17.

Vuz.i/

Фиг.З