Моментомер Советский патент 1979 года по МПК G01L3/10 

1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано дЛя измерения малых моментов кручения.

Известны преобразователи угла, предназначенные для измерения моментов кручения и содержащие пружинный упругий элемент, установленный соосно валу и измерительный элемент, выполненный обособленным 1 .

Такой преобразователь имеет низкую точность, обусловленную зависимостью жесткости пружины от угла поворота. Выполнение же измерительного элемента преобразователя обособленным конструктивно приводит к увеличению его габаритов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь угла и момента, который содержит упругий и измерительный элементу, совмещенные в одной детали, представляющей собой пару пружинных обмоток из упругой проволоки с различным направлением навивки 2. Обмотки помещень; в замкнутый цилиндрический магнитопровод с внутренней осью и кольцевым полюсом посередине, по обе стороны от полюса, и охватывают поворотную ось. у концов ось охвачена встречно включенными обмотками возбуждения из обычной проволоки.

При работе в режиме моментомера известный преобразователь обладает низкой чувствительностью в диапазоне малых углов поворота, так как ЭДС, наводимая в измерительных пружинных обмотках потоками рассеяния, соизмерима с ЭДС от изменения числа витков

s 1ружинной обмотки при повороте оси.

Цель изобретения - повышение чувствительности преобразователя момента кручения.

Поставленная цель достигается тем,

0 что в моментомер, содержащий пару измерительных пружинных обмоток различного направления навивки, размещенных в замкнутом цилиндрическом магнито-

проводе с внутренним кольцевым полюсом посередине и поворотной ферромагнитной осью, и охватывающих ось по обе стороны от внутреннего полюса, введены две пары дополнительных пружинны обмоток и вместе с имеющимися пружинными обмотками размещены по три с каждой стороны полюса, причем каждая последующая обмотка по отношению к предыдущей намотана в противоположную сторону, две ближайшие к кольцевому полюсу обмбтки каждой стороны включены в плечи моста переменного тока а две крайние обмотки подключены к выходным узлам моста.

Устройство представлено на чертеже, На фиг. 1 показана конструктивная схема момонгомера; на фиг. 2 - электрическая схема соединения обмоток. Моментомер содержит замкнутый цилиндрический магнитопровод 1 с кольцевым полюсом 2 и поворотной ферромагнитной осью 3 на подшипниках 4 и

5.По обе стороны от полюса 2 ось 3 охвачена тремя пружинными обмотками

6,7, 8 и 9, 10, 11 чередующегося направления намотки, начиная от ближайших к полюсу 2 обмоток 8 и 9.

Ближайшие к полюсу пары обмоток {7, 8 и 9, Ю) включены в прилежащие плечи моста переменного тока, а две крайние (6 и 11) - подключены к выходным узлам моста.

При указанном соединении в противоположные плечи моста оказываются включенными обмотки с одинаковым направлением намотки, а в прилежащие плечи обмотки с разным направлением намотки.

Работает моментомер следующим образом.

Лри подаче переменного напряжения на вход моста обмотки 7, 8 и 9, 10 создают два встречно направленных потока.

Потоки от прилежащих обмоток направлены согласно, соответственно, это потоки от обмоток 7, 8 и 9, 10.

Потоки от прилежащих обмоток создают в крайних выводных обмотках вст|эечно направленные 3 Д С fij и бд

При отсутствии вращающего момента все пружинные обмотки обладают одинаковыми индуктивными сопротивлениями, поэтому на выходе моста напряжение равно нулю, а равенство ЭДС и « приводит к отсутствию напряжения и на выходе выводных обмоток 6, 11.

При наличии вращающего момента обмотки 6, 8, 10 свернутся, а обмотки 7, 9, 11 развернутся. При этом суммарный поток от прилежащих обмоток 7, 8

и 9, 10 не изменится, так как одна из обмоток развернется, а другая свернется. Но потокосцепление обмотки 6 увеличится (она свернулась), а потокосцепление обмотки 11 уменьшится (она развернулась). Это приведет к возникновению разных по величине ЭЙ.С на выходе обмоток 6 и 11:

e, (Wepi.-)t i Va«««5f (1)

т f /KH

P..,.}f..)..co,,,

В соответствии с (1) и (2) на выходе выводных обмоток 6 и 11 появится ЭДС

t . . ( 3)

е -е.-е

и

где л/ - максимально возможное число витков каждой пружинной обмотки при ее сворачивании;

oi - максимально возможный угол поворота оси 3;

с6 - угол, соответствующий приложенному моменту.

«( &

(4)

5 где G- , - жесткость пружинных обмоток; 0 - величина тока возбуждения; Lt) - круговая частота питающего напряжения;

V,..V/- число витков пружинных обмо-

Ь f о

ТОК.

с другой стороны, свертывание обмоток 8, 1О приведет к увеличению их индуктивных сопротивлений по отношению к поворотным обмоткам 7, 9. Это вызовет разбаланс моста, на выходе которого появится напряжение

(5)

Wi .c ,

где Kj - коэффициент пропорциональности;

Uff, - величина напряжения, приложенного к мосту.

в соответствии с (3) и (5) на выходе моста появится суммарное напряжение

(n,Vn, .nHi 6)

,«м