Устройство для измерения крутящегоМОМЕНТА Советский патент 1981 года по МПК G01L3/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА СО якоря муфты находится в зацеплении с зубчатыми секторами, жестко cвязaнны ш с концами параллельных ведущему и ведомому валам осей,свободноуста новленных в отверстиях ведущего диска и днища стакана муфты, при этом с осями жестко связаны рычаги с натяжными роликами гибких связей, а на самих осях свободно установлены неуравновешенные сателлиты, причем фотоприемник датчика угла электрически связан через усилитель с обмоткой возбуждения электромагнитной муфты. На фиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг,. Устройство для измерения крутящего момента содержит диск 1, закрепленный на ведущем валу, и диск 2, закрепленный на ведомом валу, гибкие связи 3 одними концами закреплены на диске 2, а другими на. сателлитах 4, неуравновешенных относительно своих осей вращения. Гибкие связи 3 охватывают натяжные ролики 5, шарнир но установленные на рычагах 6, которые жестко связаны посредством осей, параллельных ведущему и ведомому валам,с зубчатыми секторами 7, входящими в зацепление с зубчатым колесом 8 якоря 9 электромагнитной муфты. Ос с рычагами 6 и зубчатыми секторами 7 свободно установлены в отверстиях ведущего диска и днища стакана элект магнитной муфты. В стакане муфты установлен индуктор, выполненный в виде магнитопровода с зубьями 10 и немагнитного кольца 11. В корпусе устройства размещен магнитопровод 12 с катушкой 13 возбуждения, который охватывает стакан муфты напротив индук тора и якоря. Диски 14, 15с щелями фотоэлектрического датчика угла взаимного рассогласования валов закреплены, соответственно, на стакане муф ты и на ведомом валу. По разные стороны дисков 14 и 15 размещены источник 16 света и фотоприемник 17, элек трически связанный через усилитель 18 с катущкой возбуждения электромагнитной муфты. Стакан с индуктором и якорь электромагнитной муфты свобо но установлены на ведомом валу, а неуравновешенные сателлиты свободно ус тановлены на осях параллельных ведущ му и ведомому валам. Устройство для измерения крутящего момента работает следующим образо При вращении системы на неуравновешенный сателлит. 4 действует центробежная сила, создающая момент относительно его оси вращения, равный M V SlnoL, (1) где d, - угол поворота сателлиту относительно положения, характеризуемого наибольшей удаленностью центра масс сателлита от оси, вращения диска | V тЯцБ , где гп - масса неуравновешенной части сателлита; усредненная скорость вращения ведущего вала; расстояние от оси вращения диска до оси вращения сателлита;расстояние от оси вращения сателлита до его центра масс. Моменты через гибкие связи 3 передаются на диск 2, закрёпленный на ведомом валу, в результате чего ведомый вал вращается синхронно с ведущим. Усилие натяжения в гибкой связи 3 может быть определено уравнением вида I - Мд Г где И - момент на ведомом валу ; г - радиус диска 2, Усилие Q, с которым гибкая связь 3 оказывает воздействие на натяжной ролик 5, определяется уравнением ви Т, (3) где о - угол схвата натяжного ролика гибкой связью. Сила Q создает на рычаге 6 момент М,, Q . h.,С) где h - плечо силы Q относительно оси вращения рычага 6. Момент М }, на рычаге 6 устанавливается моментом, передаваемым через зубчатую передачу 7-8 со стороны якоря 9 электромагнитной муфты. Величина последнего определяется величиной тока в катушке 13 возбуждения. При изменении крутящего момента М,2 на ведомом валу изменяется в соот-. ветствии с уравнением 2 усилие натяжения гибкой связи 3- 1, Но с изменением усилия Т нарушается равновесие сателлита 4, что приводит к изменению угла i (уравнение l) , т.е. к повороту сателлита. Это обуславливает поворот ведущего вала относительно ведомого, что 5 фиксируется датчиком, составленным дисками 14 и 15, источником 16 свет и фотоприемником 17, Выходной сигнал с фотоприемника 17 через усилитель 18 подается в катушку 13 возбуждения В результате этого момент на якоре электромагнитиой муфты изменяется, что приводит к изменению Q, которое влечет восстановление угла оС до первоначального значения. Таким образом, как бы не менялся крутящий момент М/ , величина угла oi- , а следовательно и конфигурация системы остается неизменной (в пределах допустимой точности измерения) Но при неизменной конфигурации системы момент на рычаге 6 Мдзависи только.от величины крутящего момента М,2 уравнения 2, 3 и 4) 2.rSin -S О. В соответствии с этим момент Мц. на якоре 9 равен «2 , (6) rsinгде Z., Zx) - число, зубьев соответзубчатого секственно, зубчатого коле тора 7 и Но величина момента N4 определяет ся величиной тока в катушке 13 возбу дения. Поэтому, ток в катушке 13 возбухсдения полностью определяется величиной крутящего момента И и может быт использован в качестве выходного сиг нала устройства для измерения крутящего момента. Из уравнения 6 видно, что величи на выходного сигнала устройства не зависит от скорости вращения ведущего вала. Всегда возможен такой подбор параметров, при которых номинальное значение угла охвата/% значительно. Но тогда даже сравнительно большие изменения угла /} приводят лишь к нез начительному изменению51п- , а следовательно, к очень малым ошибкам выходного сигнала. Так как чувствительность преобразователя крутящего момен та в угол А очень велика, то величина статической ошибки незначительна. 1 Выбор большой величины передаточI -7 . ного отношения U - приводит к малым .. габаритам электромагнитной муфты, что обуславливает малые величины динамической ошибки. Формула изобретения Устройство для измерения крутящего момента, содержащее ведущий и ведомый валы с дисками, связанными между собой при помощи неуравновешенных относительно своих осей вращения звеньев, отличающееся тем, что, с целью повьшгения точности измерения, в него введены электромагнитная муфта и фотоэлектрический датчик угла взаимного рассогласования валов, а неуравновешенные звенья выполнены в виде сателлитов, связанных посредством гибких связей с ведомым диском при этом электромагнитная муфта выполнена в виде свободно установленных ,на ведомом валу стакана с индуктором и размещенным внутри стакана якорем с зубчатым колесом и неподвижной катушки возбуждения с магнитопроводом, охватывающим стакан муфты напротив индуктора и якоря, а датчик угла - в виде двух рядом расположенных дисков с щелями, один из которых жестко связан с ведомым валом, а другой - размещен на стакане муфты, источника света и фотоприемника,размещенных по Е азные стороны дисков с щелями, причем зубчатое колесо якоря муфты находится в зацеплении с зубчатыми секторами, жестко связанными с концами параллельных ведущему и ведомому валам осей, свободно установленных в отверстиях ведущего диска и днища стакана муфты,при этом с осями жестко связаны рычаги с натяжными роликами гибких связей, а на самих осях свободно установлены неуравновещенные сателлиты, причем фотоприемник датчика угла электрически связан через усилитель с обмоткой возбуждения электромапштной муфты. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 57665, кл. G 01 L 3/24, 23.06.39. 2.Авторское свидетельство СССР 575508, кл. G 01 L 3/14, 02.01.73. прототип).

5

ui.l