Устройство для измерения момента наВАлу Советский патент 1981 года по МПК G01L3/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

1

Изобретение относится к области силоиэмерительной техники и может быть использовано для измерения переменной и постоянной составляющих крутящего момента на вращающемся валу в установках, где частота пульсационной составляющей момента кратна частоте вращения вала и имеет характер установившегося процесса.

Известное устройство для измерения крутящего момента на валу, содержащее два импульсных датчика, разнесенных по длине вала, блок сравнения, измерительную схему и индикатор, не обеспечивает требуемой точности измерения

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является устройство для измерения момента на валу, содержащее два диска с метками, связанных с крайними сечениями базового участка вала, датчики считывания меток с ycилитeля;j 1и-фopмиpoвателями, блок формирования временных меток интервалов и измерительную схему 2.

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения .переменной составляющей и экстреМОМЕНТА НА ВАЛУ

мальных значений крутящего момента в установившемся режиме работы устройства .

Целью изобретения является повыщение точности измерения.

Указанная цель достигается за счет того, что в него введен блок селекции сигналов, состоящий из последовательно соединенных сХемы

10 формирования синхроимпульсов, схемы начала выборки и схемы совпадения, выход которой непосредственно связан с измерительной схемой и через схему конца выборки со вторым входом схемы

15 начала выборки, причем третий вход схемы начала выборки и второй вход схемы совпадения связаны с выходом блока формирования временных интервалов , а вход схемы формирования

20 синхроимпульсов связан с выходом одного усилителя-формирователя.

На фиг.1 показана блок-схема устройства, на фиг.2 - временная диаграьФла работы устройства.

25

Устройство для измерения момента на валу (фиг.1) содержит упругий вал 1, с жестко зак эепленными на нем..измерительными дисками 2 с рав|1омерными метками по периферии и датчики считывания меток 3 и 4, сое30

иненные с соответствующими усилиелями-преобразователями 5 и б, выхоы которых связаны с входами блока ормирования временных интервалов 7.

Блок селекции сигналов состоит з схемы формирования синхроимпульов 8, схемы совпадения 9, схемы на-, ала выборки 10 и схемы конца выборки 11. Вход схемы формирования синроимпульсов 8 связан с выходом одного из усилителей-формирователей, выход через схему начала выборки 10 - со схемой совпадения 9. Выход хемы совпадения 9 связан с измери- . ельной схемой 12 и через схему конца выборки И - со вторым входом схеы .начала выборки 10, а второй вход схемы сравнения 9 и третий вход схемы начала выборли 10 соединены с выходом блока формирования временных интервалов 7,

Устройство работает следующим образом.

На упругий вал 1 действует установившийся крутящий момент, содержащий постоянную и переменную составляющие. Частота переменной составляющей крутящего момента М кратна угловой частоте вращения вала 1 (фиг.2, М). Под действием постоянной составляющей крутящего момента пространственное взаимное расположение измерительных дисков 2 изменилось на постоянную величину, пропорциональную приложенной постдянной составляющей крутящего момента. Наряду с постоянным по времени смещением дисков 2 угловое смещение между ними изменяется под действием переменной составляющей момента , При вращении вала 1 на выходе датчиков 3 и 4 появляются гармонические напряжения, сдвинутые по фазе (фиг.2,иТ| ,U;,) на угол, пропорциональный действующему крутящему моменту. Сигналы с выходов датчиков 3 и 4 поступают на усилители-формирователи 5, б, преобразующие их, например, в напряжения типа меандр с фронтами, жестко связанными с моментами перехода гармонических напряжений на выходе датчиков 3 и 4 через нуль. Выходы формирователей 5 и б управляют входами блока формирования временных интервалов 7, на выходе которого вырабатываются прямоугольные импульсы с длительностью, пропорциональной приложенному крутящему моменту и обратно пропорциональной скорости вращения вала 1 .СФИГ.2, а) .

Длительность каждого из этих импульсов содержит три составляющие; составляющую, определяемую начальной установкой дисков 2; составляющую, пропорциональную величине установившейся постоянной составляющей момента и составляющую, изменяющуюся от импульса к импульсу

и пропорциональную переменной составляющей крутящего момента.

С выхода схемы 6 на вход схемы формирования синхроимпульса 8 поступает напряжение типа меандр. На выходе схемы 8 вырабатывается синхроимпульс (фиг.2,6 с частотой повторения, равной угловой частоте вращения вала 1. Временное положение синхроимпульса жестко связано с определенной фазой и величиной переменной составляющей момента. Такая же жесткая временная связь существует между синхроимпульсами на выходе блока 7, поэтому импульсы на выходе блока 7, отстоящие на одном и том же, временном расстоянии от синхроимпульса, характеризуют одну и ту же вазу., а следовательно, и величину крутящего момента (фиг.2,а).

Для выделения импульсов с выхода блока 7, отстоящих на одном и том же расстоянии от синхроимпульса, в устройство введен блок селекции сигналов.

В зависимости от частоты переменной составляющей крутящего момента, числа зубьев, количества измерений, которые необходимо провести на периоде переменной составляющей крутящего момента, число импульсов, пропускаемых на вход измерительной схемы 12, может быть различным. Количество этих импульсов в пачке (выборке) определит точность кусочно-линейной аппроксимации измеряемого момента.

Момент начала прохождения импульсов с блока 7 на измерительную СХЕМУ 12 определяется схемой начала выборки 10, на вход которой поступает синхроимпульс со схемы 8.С момента поступления синхроимпульса со схемы 8 схема 10 начинает подсчитывать количество импульсов, поступающих с блока 7 на третий вход схемы 10. В зависимости от .заложенной в схеме 10 программы при поступлении импульса (фиг.2,а) на выходе схемы 10 вырабатывается импульс отказывающий схему совпадения 9 (фиг.2,в). Импульсы с выхода блока 7 начинают проходить через схему 9 на измерительную схему 12 .. (фиг. 2, г) .,

Импульсы с выхода схемы 9 поступают также на вход счетчика схемы конца выборки 11. По приходе %-го импульса с блока 7 (фиг.2,а), номер которого заложен в программе схемы 11, на выходе схемы 11 вырабатывается сигнал (фиг.2д),поступающий на второй вход схемы 10, которая закрывает схему совпадения 9 и сигналы с блока 7 на блок 12 не поступают. Схемы 10 подготавливаются и новому циклу работы

Таким образом на измерительную схему 12 поступают пачки импульсов с блока 7, несущие информацию о

действующем крутящем моменте. Эта информация преобразуется схемой 12 в величину , пропорциональную крутящему моменту, действутещему на валу в жестко связанные с углом поворота вала отрезки времени, например путем определения постоянной составляющей напряжения последовательности импульсов, поступающих на вход схемы 12.

Использование в устройстве для измерения момента на валу блока селекции сигналов позволит повысить точность измерения переменной составляющей и экстремальных значений крутящего момента.

Формула изобретения

Устройство для измерения момента на валу, содержащее два диска с метками, связанных с крайними сечениями базового участка вала, датчики считывания меток с усилителями-формирователями, блок формирования временных интервалов и измерительную схему, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен блок селекцчи сигналов, состоящий из последовательно соединенных схемы формирования синхроимпульсов,.схемы начала выборки и схемы совпадения, выход которой непосредственно связан с измерительной схемой и через схему конца выборки со вторым входом схемы

o начала выборки, причем третий вход схемы начала выборки и второй вход схемы совпадения связаны с выходом блока формирования временных интервалов , а вход схемы формирования

5 синхроимпульсов связан с выходом одного усилителя-формирователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 20 1 Авторское свидетельство СССР № 558186, кл. G 01 L 3/10, 13,08-.75.

2. Фролов Л.Б. Измерение крутящего момента. М. , Энергия, 1967 с.47-48 (прототип).

25

-4-

853436

ч

с:

U

с

с

с

ez--

)

)

)

с с с

С

)

с с: с

)

с:

ч|

)

сч

t

с

с

с

)

с: и

с

г

(