Измеритель крутящего момента Советский патент 1980 года по МПК G01L3/12 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

1

Настоящее изобретение касается силоизмерительной техники и может быть использовано для измерения крутящего момента.

Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее два диска с прорезями, закрепленные на скручиваемом моментом валу,источник света, фотоэлемент и регистрирующую аппаратуру I1.

Недостатком устройства является сложность регистрирующей аппаратуры.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является измеритель крутящего момента, содержащий два рядом расположенных диска с прорезями, связанные с концами упругого вала, источник света, фотоэлементы и регистрирующее устройство 2.

Недостатком такого измерителя является низкая точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Это достигается тем, что в предложенном измерителе источник света выполнек пульсирующим с заданной частотой, а минимум два фотозлемента расположены так, что бдин из них

находится против центра прорези, а другой против центра перемычки между прорезями, в также за счет того, что он снабжен эталонным фотоэлементом, установленным вблизи источника света, и дополнительным регистрирующим устройством.

На фиг. 1 изображена структурная схема измерителя; на фиг. 2 - то же,

0 вид А на фиг. 1) на фиг. 3 - сигналы, шлрабатываемые измерителем.

Измеритель крутящего момента содержит закрепленные на упругом валу диски 1 и 2, в которых выполнены

5 сквозные прорези 3-6. От импульсного источника 7 света определенной частоты, например в несколько килогерц, свет попадает на призму 8, которая направляет поток света параллельно

0 оси вала на прорези дисков. С другой стороны дисков установлены фотоэлементы 9 и 10, включенные в одну цепь счетчиков 11 импульсов. Эталонный (контрольный) фотоэлемент 12 ус5тановлен вблизи импульсного источника 7 света и включен в цепь счетчика 13. Прорези З-б выполнены в дисках 2 и 1 идентично, например, фрезерованием или при помощи фотолитографйиу одновременно с одного устан8ва, когда диски 2 и 1 эафиксировайй в;о кружи ом направленйи друг. йтносятёльно друга при помощи контрбль-. ных калиброванных отверстий 14 .и 15, в которые с очень малым зазором входят фиксирующие штифты 16. Предпочтительной ф зрм6й пр6рёзеЙ II и (5 является такая, когда две боковые стороны прорезей направлены по радиусам дисков., а две другие направлены по окружности этих дискЪв. Шаг между ЭТИМИ прорезями, определяется максимальным углом скручивания «: вала, УГОЛ между прореэя 1и k должен, быть больше или равен максимальному углу скручивания вала. Чтобы результат иэмеренийне зави.сел сэт числа оборотов вала, отверстия 4 и б расположены в два ряда, а фотоэлементы 9 и 10 расположены строго по радиусу диска. Если-фотоэлемент 9 находится и данный момент, против середины провези 4, то в это же время фотоэлемент 10 располагаетйя против середины пере-, мьагчки между прорезями б, Смйсл не изменится, если фотоэлементы 9 и 10 расположены на окружности одного ра дяуса и на расстоянии один от другого равном половине шага между прорезями (углуос) на этом радиусе,Кроме этой формы исполнения прорезей, последние могут быть изготовлены любой другой формы 17, варианты которых изображены на фиг, 2, Йрй таких формах прорезей несколько уЪложняется процесс тарировки устройства. Для настройки устройства на нулевой момент одна из заделок дисков 2 и 1, например диска 2, выполнена с возможностью проворота диска в окружном направлении и снабжена фиксато: ром 18 для фиксации этого диска относительно вала. Для предотвращения смещения дисков 2 и 1 во время рабоfи под действием тряски, вибраций ; и прогибов вала между трубой 19 диска i и валом установлены подшипники 20 качения. Для связи с электронной машиной ЭВМ 23 измеритель снабжен двумя каналами 21 и 22, по которым имйульсы Пц и П| от эталонного. 12 и рсновных 9 и 10 фотоэлементов, разность между которыми пропорциоНальна крутящему моменту, передаются в

ЭВМ, ..;....-; . ;.-.. ,-,-: ---V--.. .

Работает измеритель следующим образом,-

При отсутствии крутящего момента и вращения вала диск 2 ориентируют относительно диска 1 так, чтобы прорези б совпадали с идентичными прорезями 5, а прорези 4 - с прорез.ями 3. Для этого р контрольные калибррванные отверстия 14 и 15 вставляют штифты 16,.Затем фиксатором 18 закрепляют диск 2 на валу, а штифт 16 убирают. После этого проводят та714183

рировку измерителя. Для этого включают импульсный источник света 7 и настраивают его на определенную пог стоянную частоту вспышек, например, По 2 КГЦ, контроль за которым.ве5 ду1 по показаниям счетчика 13, Вал нагружают этало.нными моментами, вызывающилш относительный повброт диска 2 относительно диска 1, При этом прореэи дисков взаимно перекрываются перемычками между прорезями, При максимальном угле скручивания это перекрытие полное, свет не проходит через прорези. При вращении вала измерителя, не .нагруженного мо- ментом Mi О, через прорези 4 и б

приходит наибольшее число импульсов, и счетчик 11, регистрирующий сумму п, Ьйгналов за определенное время.t (фиг. За) от фотоэлементов 9 и 10, показывает наибольшее число импульсов. За времяt счетчик 11 отсчитывает число импульсов, равное площади эпюры, у которой по О.СИ ординат отложена частота,раненая чкспу импульсов в единицу времени, а по оси

5 абсцисс -- время подсчета этих импульсов t , В пределе, при равенстве угловых шагов «ic прорезей 4 и. б число импульсов, отсчитанных счетчиком. 11, будет равно числу импульсов, отсчитанных счетчиком 13 за то же время, -При нагружении вала моментами Mj и Mg (фиг., 36, в) число импульсов, отсчита.яных счетчиком 11, будет меньше числаУимпульсов, отсчитанных-.:

5 счетчиком 13, и пропорциональнб углу скручивания и крутящему моменту. Полученные при тарировке данные вводятся в ЭВМ или оформляются в виде тарировочного графика (М f (Пй - п,)), д .При измерениях во время эксперимента По тарировочному графику и разности импульсов(По - nj) определяют неизвестные моменты, . . .

Изменение скорости вращения вала 1 на результаты измерений Не оказывает влияния, При возрастании числа оборотов вала вдвое, число прямоугольников за время -li , (фиг. За) возрастает вдвое, а ширина.их вдвое уменьшается, в результате суммарное 0 число зарегистрированных импульсов сохранится неизменным.

Формула изобрет ения

2, Измеритель по п, 1, о т л и -ч ающи и ся тем, что он снабжен эталонным фотоэлементом, установленным вблиэи источника света, и дополнительным регистрирующим устройством.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Патент США 3888116, кл. Q 01 U 3/12, 1975.

2,Авторское свидетельство СССР № 147011, КЛ, G 01 L 3/12, 1959 (прототип),

tPui.f

Bt/tfA

i

Фиг.1