Измеритель крутящего момента Советский патент 1979 года по МПК G01L3/12 

1

изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения крутящи.х моментов врашаютнхся валов.

Известный оптический крутильный ди намометр, содержащий вал, источник света, диски с прорезями, установленными жестко на некотором расстоянии друг от друга на валу, при скручивании которого под действием крутящего момента меняется местоположение по радиусу диска видимой световой точки, имеет большие радиальные габариты и недостаточную точность измерения ,1 .

Наиболее близким по технический cym ности к изобретению является измеритель крутящего момента, содержащий основной вал, концентрично которому установлен обхватывающий вал, источник света, регистрирующее устройство и отражающие зеркала, установленные на валах ткв источников света и регистрирующего устройства.

К недостаткам известного измерителя крутящего момента относится невозможность измерения крутящего момента на валах, вращающихся с разной скоростью.

Цель изобретения заключается в изм&рении крутяшвго момента на валах вращающахся с разной скоростью.

Это достигается за счет того, что в предлагаемом измерителе в обхватываю- щем валу выполнены отверстия, расположенные напротив источников света и регистрирующего устройства, причем отражающие зеркала выполнены с переменными углами нормали поверхности к образующим валов, а источники света вьтолн ны монохроматическими с различной длиной волны.

На фиг, 1 представлен описываемый азмеритель крутящего момента} на . 2 - то же, поперечный разрез на фвг. 3аксонометрическая проекция участка вала с зеркалами;«на фиг. 4 - вид сверху на участок основного вала, когда отражающее зеркало с переменным углом нормали 36 имеет форму конуса, сферы, цилтвдра; на фиг. 5 - ход луч&й на поверхности вола, когда отражающее зеркало имеет форму косой плоскости. Измеритель крутяшего момента основного вала 1 и обхватывающего вала 2, вращающихся с разными окружными скоростями и передающих разные крутящие моменты, содержит на правых концах валов отражающие зеркала 3 и 4, прелом ляющие параллельные л.учи света от истрч НИКОВ света 5 и 6 вдоль образующих ва- лов 1 и 2. На левьге концах валов установлены отражающие зеркала 7 и в с деременным углам нормали поверхности в окружном направлении к образующим валов 1 и 2. Для прохода лучей к основному валу 1 в обхватывающем вал/ 2 выпо нены окна 9 и 1О, Отраженные лучи от отражающих зеркал 7 и 8 попадают на регистрирующее устройство 11 со шкалой 12, расположен ной параллельно оси валов; Регистрирующее устройство 11 может быть выполнено в виде поля, фотоэлементов, включенных в электрическую цепь автоматизированной регистрирующей аппаратуры, преобразующей световые сигналы в цифровую информацию, Возможно для этих же целей применение его в виде срезов пучка световодов волоконной оптики, особенно при применении отражающих зеркал сферической или цилиндрической формы, :когда сигйад на экране имеет вид, отличающийся от прямой линии. Располагая пучки волокон в соответствии с формой получаемого на сигнал, мож но трансформировать его к форме, удобной „„г. .,-,,г.г„„ ДЛИ ИоМврсппл На фиг, 2 представлено размещение отражающих зеркал 7 и 8, жестко закреп ленных на валах 1 и 2 в окружном направлении. Их количество выбирается некратным числу отверстий 9, Ю в обхватывающем валу и в зависимости от соотношений угловых скоростей вращения валов Ои и UJg и крутящих моментов М kp и соответственно валов 1 в 2, Отражающие зеркала 7 и 8 могут бьпъ выполнены на общем элементе вала, типа шестерни, колеса. Луч света от отражающего зеркала 4 (си, фиг, 3) отклоняется параллельно образующей вала и при действии момента попадает на часть отражающего зеркала 8, имеющую угол наклона к образующей вала р , при изменении момен2т на некоторую величину вал I скрутится на угол д и его станет отражать /М часть отражающего зеркала 8, имеющая угол наклона к образующей вала, Это соответствует новой световой точке на регистрирующем устройстве 11, обозначенной . Рассто$шие между точками экрана, соответствующее значениям М ЦП . и м1,р. , равное ДС , прямо пропорционально углу скручивания вала 1-Ао(и, следовательно, приращению фактического крутящего момента: . На фиг, 4 изображен ход лучей на мерном участке вала 1, когда в качестве отражающего зеркала 8 применено тело вращения типа цилиндра, сферы, кбнуса. Применяя тела вращения типа цилиндра, необходимо согласовывать размещение соответствующих отверстий 9 и Ю на охватывающем валу. На фиг, 5 изображена в качестве отражающего зеркала 8 поверхность типа косой плоскости - линейчатой поверхности, образованной движением одной прямой по двум другим скрещивающимся прямым, В этом случае отверстия 9 и 1О могут быть выполнены на одних и тех же образующих охватывающего вала 2, Перед началом работы на вращающихся валах 1 и 2 проводят тарировку и настройку оптической системы, прикладывая к этим валам эталонную нагрузку, эталонные : крутящие моменты, добиваясь за счет настроечных элементов, например, на отражающем зерКЕше 4 идентичности пока- ™ ° отражающим зеркалам 7 и 8 последовательным поворотом обоих ваВо время работы валов 1 и 2 параллельные лучи света от источников света 5 и 6 попадают на отражающие зеркала 3и 4 и, отражаясь от них вдоль оси валов, попадают на отражающие зеркала 7 и 8. Под действием крутящих моментов валы 1 и 2 будут скручиваться на базах между отражающими зеркалами 3 и 7 и 4и 8 на некоторые утлы скрутки, В зависимости от этого лучи источников света 5 и 6 будут приходить в разные точки регистрирующего устройства 11, Для опознания принадлежности лучей, попадак щих на регистрирующее устройство 11, тому или другому из скручиваемьк валов от источников света 5 и 6 необходимо направлять монохроматические лучи света с разными длинами вопн, например, желто го н синего спектров, В этом случае регистрирующее устройство 11 измерителя крутящего момента должно содержать элементы распознаваиия этих сигналов. Формула изобретени Измеритель крутящего момента, содержащий основной вал, концентрично которому установлен обхватывающий вал, источники света, регистрирующее устройство и отражающие зеркала, установленные на Валах напротив источников света и регист рируклдего устройства, отличающийся тем, «гго, с целью измеревшя крутящего момента на валах, вращающи.хся с разной скоростью, в нем в обхватывающем валу выполнены отверстия, расположенные напротив источников света и регистрирующего устройства, причем отражающие зеркал а выполнены с переменными углами нормали поверхности к образу1ощим валов, а источники света выполнены монохроматическими с различной длиной волны. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Англии N9 1О96606, кл. 3 1 А, 1964. 2.Авторское свидетельство СССР № 8766, кл. GI 01 U 1/24, 1928.

Y/////////////////7 ////////////////////////////////////////7//

УУХ////Х//Х///////Х///////ХХ/ //Х///хУХ/ХХ///Х/У////////х/Х/ХХ/ХхУ///у

S -- г., 2 I

аи

л

в

8

г.2

аг.З

j

77

k

w

I I I I I I I I

/г.

U25