Устройство для измерения крутящего момента Советский патент 1978 года по МПК G01L3/10 

Изобретение относится к сипоизмбри тепьной технике и предназначено для иэмерення крутшцего момента.

Известное устройство дпа , измерения крутящего момента, содержащее упругий элемент, на концах которого расположены измерительные диски, усилители, счетчик импульсов, регистратор, не обеспечивает требуемой точности измерения крутящего момента i .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения крутящего момента, содержащее упругий элемент, на концах которого закреплены измерительные диски, ооиовные датчики скорости вращения упругого элемента, каждый из которых, размещен у соответствующего измерительного диска и через с вой усилитепь-ограии- читель связан с входами сумматора по модулю два, и регистрирующее устройство 2 .

К недостаткам известного устройства относится низкая точность измерения крутящего момента.

Цель изобретения - повышение точности .

Это достигается тем, предлагаемое устройство введены дополнительные датчики скорости со своими усилителямиограничителями, расположенные с равными и противоположными угловыми сдвигами по отнощени к соответств5ющим ооиовным датчикам, формирователь опорного фазового интервала, первый и второй интеграторы и компаратор, при этом выходы всех усилителей-ограничителей соединены с входами формирователя опорного фазового интервала, выход которого соединен с входом первого интегратора, вход управления которого подключен к выходу сумматора по модулю два, с которым соединен вход второго интегратора, а выходы обоих ин1%граторов подключены к входам компаратора, соединенного по выходу с регистрирующим устройством и с входом управления второго интетратора.

На чертике приведена функциональная схема описываемого устройства для измерения крутящего момента. Усгройство содержнг-упругий элемент на концах которого установлены 1измеритепьные диски 2,3 с магнитной ипи иной периодичностью noi периферии, допопнитепь ные датчики скорости 4, 5, смещенные огноситепьно основных датчиков 6, 7 в противопопожные стороны на угол, равный су ме числа угловых делений периодичности дисков 2, 3 н угпа закручивания упругого элемента 1 при действии на него единичного момента. Основные 6, 7 и дополнительные 4, 5 датчики скорости соединены с усилителями-ограничителями 8,- 9, 1О, 11. Выходы усилителей-ограничителей 8, 11 соединены с сумматором по модупю два 12. Выходы усилителей-ог заничитепей 8, 9, Ю, 11 соединены со входами формирователя опорного фазового интерв па 13, выход которого соединен с входом первого интегратора 14. Вход управления первого интегратора 14 соединен с выходом с гмматора по модулю два 12. Выхоя сумматора по модулю два 12 соединен со входом второго интегратора 15, а выходы интеграторов 14 15 подкпючены к входам компаратора 16. В ыход компаратора 16 соединен с регистрирующим устройством 17 и с входом управяения второго интегратора 5. Формиро ватель опорногофазовга интервала 3 выпопнен, например, в виде сумматора по модулю два 18, входы которого соединены с выходами устройства определения направления вращения 19 упругого элемен га 1, изображенного услоэно на чертеже в ввде переключателя. Входы устройства здредеяения направдания вращения 19 соедйлены с воогветсгвующими выходами усилителей-ограничителей 8, 9, 1О, 11. Выхоя сумматора по модулю два 18 яв-i гшется вы.адом формирователя опорного фазового интервала 13. вращении упругого элемента 1 с измерительными дисками 2, 3 со ско«росгью tf , например, в.направлении, ykaзанном на с выходов основных и дополнительных датчиков скорости вращения упругого элекента 4, 5, 6, 7 снимаются гармонические сигналы, которые преобразуются усилителями-ограничителями 8, 9, 1О, 11 в прямоугольные импульсы типа меандр. Импульс с выхода усилителя-ограничителя 9 опережает по фазе импульс с выхода усилителя-ограничителя 8, а импульс с выхода усилитет ля-ограничителя 1О отстает по фазе от импульса с выхода усилителя-ограничителя 1. Величина фазового сдвига пропорциональна величине углового смешения дсятолнительных датчиков сксросги 4, 5 относительно основных датчиков скорости вращения 6, 7, а следовательно, пропорциональна величине единичного момента. Сигналы с выходов усилителей-ограничителе и 8, 9, 1О, 11 постуиают на входы формирователя о оряого фазового интервала 13. При направлинии вращения упругогр элемента, указанном на чертеже, входы сумматора по модулю два 18 подключены через устройство определения направления вращения 19 к выходам усилителей-ограничителей 8, 9. С выхода сумматора по модулю два 18 снимаются импульсы, длительность которых пропорциональна величине единичного момента. Эти импульсы поступают на вход первого интегратора 14. При дейст ВИИ момента М происходит угловое смещение измерительных дисков 2, 3. Импуг|ьсы с усилителя-ограничителя 8 опережают по фазе импульсы с усипителя-ограничитепя 11. Величина .фазового сдвига кратна величине действукицего момента. Импульсы с выходов усилителей-ограничителей 8, 11 поступают на вход сумматора по модупю два 12, с выхода которого снимается фа зовый импульс длительностью, кратной в0личине измеряемого момента, причем, пвредний фронт этого импульса соэпадает вЬ времени с задним фронтом импульса, снимаемого с выхода формирователя опорнбго фазового 13. На выходе первого интегратора 14 фоЬмируется напряжение, действующее в теч ние фазового импульса на первый вход KOJMпаратора 16. Напряжение с выхода интегратора 15 поступает на второй вход,компаратора 16. Г)и равенстве напряя ений на входах компаратора 16 на его выходе генерируется фиксирующий ймпупьЬ, поступающий на вход регисгрирукяаего усг ройства 17 и на управ)и1кяций вход второ-. го интегратора 15. этом нап||яжеи11е „а выходе второго ингеграгора 15 уста-: навпиваетса равным нупю, а поспе оконча„ действия фиксирующего ишупьса внйвь Еюзрастает до момента сравнения с напря жением, действующим на первый вход KOI „аратора 16. При равенства напряжений на входах комп атора 16 вновь формирует ся короткий импульс, поступающий на вход регистрирующего устройства 17 и управпяхяций вход второго ингегратс а 15. Эрбт процесс продолжается до окончания фаэовбго интервала, в течение которого на вход регистрируквдехх) устройства 17 noof тупает количество импульсов, кратное ве-i пичине нзмеряекюго момента. Задним фронтом импупьса, снимаемог iC сумматора по модулю два 12, осущест впяегся возврат напряжения на выходе п вого интегратора 14 к нупевому уровню В спедуюший попуперйод гармонических снгнапов процесс нзмеренвя повто,ряется. изменении направпения дайсг вия момента на сфотявопопожиое входы сумматора по модупю два 18 подкпк ча ются через гстр(Лство определевая наорав пецня вращения 19 к выходам усипитепе ограничителей 1О, 11. В дапьнейшем работа устройства ана логична. Из описания работы устройства для измерения крутящего момента следует, что измерение крутящего момента осуществляется в течение времени, равного фазовому интервалу, в каждый попуперйо следования гармонических сигналов. Формула изобретения Устройство для измерения крутящего момента, содержащее упругий элемент, н концах которого закреплены измерител ные диски, оснош1ые датчики скорости вршцеиия упругого элемента, каждый из которых размещен у соответствующего измерительного диска и через свой усили гель-ограничитель связан- со входами сумматора по модулю два, и регвстр|(рующее устройство, отличающееся тем, что, с целью поклщення точности измерения, в него введены дополнительные датчики скорости со своими усипителями-ог раничителями, расположенные с равными и противоположными угловыми сдввгшя по отношению к соответствующим основ- ным датчикам, формирователь опорного фа эового интервала, первый в второй яитег раторы и компаратор, при этом выходы всех усилителей-ограничителей соединены с входами форьшроватепя опорного фазового интервала, выход которого соединен с входом интегратора, вход управления которого подключен к выходу сумматсфа по модулю два, с которым также соединен вход второго интегратора, а выходы обоих интеграторов подключены к входам компаратора, соединенного по выходу с регистрирующим устройством и с входом управления второго интегратора. Источники инфс мации, принятые во Внимание щзя экспертизе: 1.Патент США № 36О4255, кл. 73-136А, 1971. 2.Фролов Л. Б. Измерение крутящего момента, Энергия, М., библиотека 228, с. 48-5О, по. ЕЮтОматике, вып. рис. 31.