Устройство для измерения крутящих моментов Советский патент 1981 года по МПК G01L3/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения крутящих моментов.

По основному авт. св. № 437936 известно устройство для измерения крутящих моментов. Это устройство содержит упругий ферромагнитный вал и охватывающую вал электромагнитную систему, состоящую из кольцевого статора с распределенной по его внутренней поверхности трехфазной обмоткой возбуждения, двух тороидов, связанных магнитопроводящими сегментами, и двух включенных последовательно измерительных обмоток 1.

Недостатки этого устройства - низкая чувствительность и точность измерения изза зависимости выходного сигнала от скорости вращения вала, которая особенно сильно проявляется при скоростях вращения вала и поля возбуждения близких друг к другуЦель изобретения - повыщение чувствительности и точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в него введена дополнительная обмотка возбуждения, запитанная от источника постоянного напряжения через фильтр низких частот, причем дополнительная обмотка возбуждения выполнена в виде двух катущек, охватывающих вал и расположенных между кольцевым статором и измерительными обмотками.

На чертеже представлено устройство для измерения крутящих моментов.

Устройство для измерения крутящих моментов содержит цепи возбуждения и измерительную. Цепь возбуждения состоит из кольцевого статора I, выполненного из лисto ТОБОЙ электротехнической стали с распределенной по его вутренней поверхности трехфазной обмоткой 2 возбуждения, подключенной к источнику 3 трехфазного напряжения. Статор 1 охватывает вал 4, закрепленный в подшипниках 5 корпуса 6. Вал 4 ко5 аксиально охватывает дополнительная неподвижная обмотка 7 возбуждения, которая выполнена в виде двух катушек, расположенных между кольцевым статором 1 и тороидами 8 и подключена к источнику 9

„ постоянного напряжения через фильтр 10 низких частот.

Измерительная цепь состоит из кольцевых разрезных тороидов 8, сегментов 11 и двух соединенных последовательно измерительных обмоток 12, охватывающих коаксиально вал 4. Цепи возбуждения и измерительная разделены прокладками 13.

Устройство работает следующим образом.

Трехфазная обмотка 2 возбуждения создает вращающееся магнитное поле, пронизывающее вал 4 и замыкающееся в статоре 1. Дополнительная обмотка 7 возбуждения создает постоянный магнитный поток, замыкающийся через элементы цепи: вал 4, тороиды 8 и сегменты 11.

При отсутствии крутящего момента (JH- 0) вал устройства изотропен и сигнал на выходе измерительных обмоток 12 равен нулю.

При воздействии крутящего момента (Ж 0) в вале 4 появляются механические напряжения сжатия и растяжения под углом 45° к оси вала. В результате этого меняется магнитная проницаемость вала во взаимно перпендикулярных плоскостях. Под деиствием напряжений сжатия магнитная проницаемость вала уменьшается, а под действием напряжений растяжения - увеличивается. Вследствие возникающей анизотропности, вала появляется составляющая вращающегося магнитного поля возбуждения §bg- бегущее поле, проходящее вдоль оси вала и замыкающееся в измерительной цепи устройства. Эта составляющая магнитного потока sbg, црохо.зд через элементы 4, 8, 11 сцепляется с витками измерительных обмоток 12, наводя в них ЭДС, пропорциональную крутящему моменту на валу. Одновременно с потоком iPg вследствие анизотропности вала появляется поперечная составляющая постоянного магнитного потока Щ, которая проходит через вал.4 и замыкается в кольцевом статоре 1. Взаимодействие этой постоянной составляющей магнитного потока |Ьп с вращающимся магнитным полем, создаваемым обмоткой 2 возбуждения, приводит к тому, что вал 4 устройства при скоростях вала и поля близких друг другу втягивается в синхронизм, т.е. начинает вращаться синхронно с вращающимся магнитным полем возбуждения подобно синхронной мащине (скорость вращения вала становится равной скорости вращения поля). Фильтр 10 низких частот препятствует прохожденик) переменного тока от наведенной ЭДС в обмотке 7 к источнику 9 постоянного напряжения.

Использование дополнительной обмотки возбуждения позволяет автоматически вращать вал устройства синхронно с вращающимся магнитным полем возбуждения при близких скоростях вращения вала и поля, т.е. вращать вал с постоянной скоростью, что устраняет зависимость выходного сигнала от скорости вращения вала и повыщает чувствительность и точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения крутящих моментов по авт. св. № 437936, отличающееся тем, что, с целью повыщения чувствительности и точности измерения, в него введена дополнительная обмотка возбуждения, запитанная от источника постоянного напряжения через фильтр низких частот, причем дополнительная обмотка возбуждения выполнена в виде двух катущек, охватывающих вал и расположенных между кольцевым статором и измерительными обмотками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 437936, кл. G 01 L 3/10, 19.06.72.

-У/ХДХ/Х/ЯХ

/////.