Устройство для измерения крутящего момента Советский патент 1982 года по МПК G01L3/10 

Настоящее изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения крутящего момента на кинематически связанных валах. Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее три зубчатых магнитомягких венца якоря, насаженных на вал, систему подмагничивания. неподвижный статор, расположенный концентрично якорю, и дифференциальную измерительную схему 1. Однако такое устройство не обеспечивает требуемой точности измерения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения крутящего момента, содержащее индуктивные преобразователи, связанные с валами, генератор, сумматор и фазометр, один вход которого соединен с выходом генератора 2. Недостатком этого устройства является низкая надежность и точность измерения момента на кинематически связанных валах из-за влияния паразитной модуляции сигналов индуктивных преобразователей. Цель изобретения - пoв Jшeниe надежности и точности измерения момента на кинематически связанных валах. Указанная цель достигается за счет того, что в устройство введены интегратор, повторитель и резисторы, причем каждый индуктивный преобразователь связан с одним валом, а выход генератора дополнительно соединен с входами интегратора и повторителя, выходы которых связаны с соответствующими входами сумматора, соединенного выходом через соответствующие резисторы с индуктивными преобразователями и другими входами фазометра. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство для измерения крутящего момента содержит индуктивные преобразователи 1 скручивания вала, соединенные с валами 2, и генератор 3, соединенный со входами интегратора 4, повторителя 5 и фазометра 6. Выходы интегратора 4 и повторителя 5 соединены с соответствующими входами сумматора 7, выход которого через соответствующие резисторы 8 связан с индуктивными преобразователями 1 и входами фазометра 6.

Генератор 3 вырабатывает гармоническое напряжение вида Ui wt, где Е - амплитуда напряжения; w - круговая частота.

Коэффициент передачи интегратора 4 при использовании RC-цепи может быть описан, как

к- -jwcR

.-,1UJ(

и,

а при использовании RL цепи, как

R

где R, С или R, L - элементы времязадающих цепей интегратора 4.

Нап)яжение на выходе повторителя 5 Uj -rUi, а на выхо/ е сумматора 7 U4

-(U2+U5)Ut(-K+l).

Если принять, что сопротивление резисторов 8 равно RI, а индуктивность индуктивных преобразователей - Lr, напряжение на входах фазометра 6 и катушках индуктивных преобразователей 1 выражается формулой . .,;

U5 u..(-K-fi)4TMi:Tr ,

Устройство работает следующим образом.

При возникновении крутящего момента валы 2 скручиваются на углы ерь При эт9м индуктивности индуктивных преобразователей 1 принимают значение Li Ln±L5, где LO - величина индуктивности, прямопропорциональная углам скручивания «Ci.

В этом случае напряжение на входах фазометра 6 принимает вид

,, . . Jk/L) U5 E-smwt-

R,f jk/L, jU/(Ln±Lo

R -Jttji E sinort

JUJLR,.j(Ln±Lo)

Если, для упрощения, принять, что R R,; , то

Us(t)E(l± sin(ujti-9), TrivrTbTr(Sf

где fi)ar9tg 1 - arctg (1±-).

Если учесть, что LO L, то f Подобный результат может быть получен и при использовании в интеграторе 4 RC-цепи.

Таким образом, напряжения на входах фазометра 6 имеют сдвиг по фазе «f, пропорциональный углам скручивания валов tfi и, следовательно, крутящим моментам.

Использование устройства позволит повысить надежность и точность измерения за счет отсутствия влияния паразитной модуляции сигналов индуктивных преобразователей на результаты измерения фазовых сдвигов, пропорциональных измеряемым моментам на кинематически связанных валах.

Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее индуктивные преобразователи, связанные с валами, генератор, сумматор и фазометр, один вход которого соединен с выходом генератора, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности и 5 точности измерения момента на кинематически связанных валах, в него введены интегратор, повторитель и резисторы, причем каждый индуктивный преобразователь связан с одним валом, а выход генератора дополнительно соединен с входами интегратора и повторителя, выходы которых связаны с соответствующими входами сумматора, соединенного выходом через соответствующие резисторы с индуктивными преобразователями и другими входами фазометра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

№ 567967, кл. G 01 L 3/10, .05.04.76.

2. Авторское свидетельство СССР

№ 574639, кл. G 01 L 3/10, 01.06.76 (прототип) .