Крутильный динамометр Советский патент 1948 года по МПК G01L3/14 G01D9/30 

Предлагаемый, согласно изобретению, крутильный динамометр предназначен для измерения и непрерывной регистрации прямого и обратного крутящих моментов, угловой скорости и мощности, потребляемой приводным валом машины-орудия.

На фиг. 1 схематично изображен силовой узел динамометра, на фиг. 2-пишущий аппарат и установка прибора.

Двигатель непосредственно или при помощи жесткой передачи присоединяется к фланцу 7. Фланец 1 и наружный стакан 3 динамометра закреплены неподвижно на валу 2. Кольца 4 и 5, прикрепленные к концевым виткам измерительной пружины б, свободно посажены вместе с ней на этот же вал. Внутренний стакан 7 динамометра и составляющий с ним одно целое вал 8 при помощи фланца 9 присоединяется к приводному валу машины-орудия.

В приборе предусмотрено несколько сменных измерительных пружин, рассчитанных на передачу различных крутящих моментов, например, 1; 2,5; 5; 7,5; 10 и т. д. кем.

17

Измерительная пружина 6 вводится в стакан 7 с небольшим предварительным углом закручивания, что весьма важно при перемене направления крутящего момента, действующего на приводном валу машины-орудия в процессе ее движения. Предварительно закрученная пружина выступами С и G опирается на выступы D к J стакана 7.

Тарировка измерительных пружин для получения функции Mhp /(95), где 95-угол закручивания пружины, производится статически.

Измерению подвергается крутящий момент, передаваемый двигателем валу 2 динамометра. Под влиянием этого момента вал 2 и укрепленный на нем стакан 3 поворачиваются по стрелке 0) (фиг. 1).

Выступы А, имеющиеся в днище стакана 3, передают крутящий момент кольцу 4 через его выступы В. Кольцо 4, прикрепленное к крайнему левому витку измерительной пружины 6, поворачиваясь, закручивает ее в направлении стрелки со. Одновременно выступы С кольца 4 и выступы Е вала 2 отходят вместе с валом 2

239

9Т выступов D стакана 7 и выступов F кольца 5, давая возможность кольцу 5 и стакану 7 повернуться в направлении стрелки coj.

Кольцо 5, поворачиваясь, передаст своими выступами G крутящий момент выступами у стакана 7. Когда движущий момент развиваемый двигателем, превзойдет момент противодействия Мп, машина придет в движение. В дальнейшем в процессе движения машины при изменении величины ее момента противодействия lYin угол закручивания измерительной пружины 6 будет пропорционально изменяться, если собственная частота системы: машина-орудие - пружина динамометра - ротор двигателя - будет значительно выше частоты возмущающего крутящего момента. На этот же угол стакан 3 повернется относительно стакана 7.

На стакане 3 свободно установлено кольцо W, в котором закреплен палец П, несущий на себе два ролика. Один ролик 12 входит в винтовой паз стакана 3, а другой ролик (на чертеже не показан) - в продольный паз стакана 7. tin поворачивании стакана 3 относительно стакана 7 кольцо 70 будет перемещаться вдоль оси стакана (в рассматриваемом случае - слева направо), вращаясь вместе с ними и своим ребром N передвигая каретку 14 (фиг. 2), несущую на себе перо для записи на бумажной ленте кривой угла закручивания измерительной пружины.

Уменьшение величины крутящего момента М, потребляемого даашиной в процессе ее движения, будет сопровождаться уменьшением угла закручивания измерительной пружины 6. При достижении им нулевого значения выступы F и Е, С т D снова придут в соприкосновение, а кольцо 7(9 займет исходное положение.

Затем, если машина-орудие вследствие накопления ее звеньялш запаса кинетической энергии на некоторый промежуток времени превратится в двигатель, то крутящий момент со стороны машины будет передаваться выступами D стакана 7 выступам С кольца 4 и далее через пружину кольцу 5. Выступы F последнего

260

передадут момент выступам Е вала 2 и от него ротору двигателя. Выступы А и В, J и G при этом разомкнутся. Стаканы J и 7 повернутся один относительно другого в направлении, противоположном тому, которое имело место при передаче крутящего момента от двигателя к машине. Измерительной пружине крутящий момент будет передаваться попрежнему через ее левый крайний виток, вследствие чего, несмотря на изменение направления момента, действующего на пружину, последняя будет закручиваться Б неизменном направлении, сохраняя постоянство масштаба кривой угла закручивания для ее положительной и отрицательной части. Кольцо /О, а вместе с ним и каретка 74 перемещаются от исходного положения справа налево, вычерчивая кривую отрицательных значений угла закручивания измерительной пружины.

Все сказанное относительно способа передачи прямого и «обратного крутящего момента остается справедливым при вращении вала 2 по направлению стрелки Ша с той разницей, что в этом случае пружина закручивается со стороны крайнего правого витка.

Пишущий аппарат динамометра, снабжен еще четырьмя перьями. Перо 75 чертит нулевую линию момента при вращении измерительной систед1ы по стрелке со, а перо 76 - по стрелке о}.

Электромагнитное перо 77 служит для записывания линии углов поворота приводного вала машины, на котором определяется крутящий момент, а перо 18 - для нанесения на диаграмлгу отметок времени / (фиг. 2)

Катушка электромагнитного пера 7 7 последовательно включена в электрическую цепь: аккумулятор - корпус машины - контактный диск 79- щетка - катушка электромагнита - аккумулятор.

Контактный диск разделен на произвольное число равных центральных углов (р. По линиям деления в диске 79 укреплены перемычки из диэлектрика. Вращаясь вместе с валом машины, контактный диск 79

прерывает цепь катушки пера /7. Последнее на диаграмме чертит линию (р, делая на ней отметки, расстояния между которьши (ktp) в некотором масштабе k соответствуют углу поворота вала машины, равному 9Катушка электромагнитного пера 7 8 включена последовательно в цепь: аккумулятор - электромагнитный камертон 27 - катушка электромагнита - аккумулятор. Прерывателем служит камертон, собственная частота колебаний которого определяет масштаб времени t (фиг. 2).

Перфорированная бумажная лента пишущего аппарата приводится в движение барабаном 20, вращаемым валом 8 через червячную передачу 75и зубчатый редуктор 22, т. е. линейная скорость движения ленты пропорциональна угловой скорости вала 8, на котором измеряется крутящий момент.

Совместная обработка записанных на диаграмме кривых: угла закручивания измерительной пр}н ины 6, угла поворота вала машинЕз, отметок времени и «нулевой линии позволяет определить следующие механические характеристики для приводного вала машины: 1) зависимость угловой скорости от времени, 2) диференциальную кривую углового ускорения, 3) время разгона машины, 4) кривую крутящего момента, действующего на приводном валу в период разгона, установившегося движения и остановки машины и 5) работу и

мощность, потребляемую приводным валом.

Предмет изобретения

1.Крутильный динамометр с применением введенной между валамм контролируемых механизмов винтовой пружины, угол закручивания которой Л1еняется в зависил ости от передаваемого момента, отличающийся тем, что пружина скреплена по концам с кольцал1и 4 и 3, снабженными каждое двул1я выступами В, С и FG, предназначенными в зависимости от направления вращения валов для сцепления концов пружины в одном случае с выступами А и Е, а в другом - с выступадМи D и J таким образом, чтобы каждый из концов пружины оказывался сцепленным то с одним, то с другим валол с тою целью, чтобы независимо от направления вращения валов закручивание пружины происходило всегда в одном и том же нагфавлении.

2.В динамометре по п. 1 применение двух укрепленных на концах валов и входящих один в другой стаканов 7 и J, снабженных один продольной, а Другой - винтовой прорезями, и свободно установленного на наружном стакане кольца 70 с пальцем, входящим одновременно в прорези обоих стаканов, предназначенного в зависимости от взаимного углового смещения стаканов для перемещения пера регистрирующего механизма.

Фиг. I

с

(К. Н

Фиг. 2

7 J