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

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВРАЩАЮЩЕМСЯ ВАЛУ

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу. Известно устройство,для измерения крутящего момента на вращающемся валу, содержащее тензорезисторны преобразователь деформации вала, св занный с генератором импульсов, установленным на валу, индуктивный ко мутатор для питания моста, емкостны .коммутатор для передачи сигнала генератора и измерительную схему l . Однако известное устройство не обеспечи вает требуемой надежности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство дл измерения крутящего момента на вращающемся валу, содержащее измерител деформации вала и источник питания мерители, закрепленные на валу, и бесконтактный токосъемник L2j. Недостатком такого устройства является низкая надежность. Цель изобретения - повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что в устройстве источник питания выполнен в виде генератора, состоящего из якоря в виде постоянного магнита и статора, закрепленного на валу, и приводного элемента якоря. Приводной элемент выполнен в виде турбины, связанной с осью якоря, установленного с возможностью вращения, причем ось вращения турбины перпендикулярна оси вала. Приводной элемент выполнен в виде неподвижных сопел, расположенных по периметру вала в плоскости, перпендикулярной к оси вала. Якорь закреплен на упругой пластине, связанной с валом, плоскость которой перпендикулярна к плоскости расположения сопл. На оси якоря, установленного с возможностью вращения, размещена крыльчатка, расположенная в плоскос ти сопл. На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 генератор с якорем, закрепленным на упругой пластине; на фиг.3 то же, с крыльчаткой, размещенной на оси якоря; на фиг. k - то же,с турбиной связанной с осью якоря. Устройство для измерения крутяще го момента на вращающейся валу (фиг содержит измеритель деформации вала выполненный в виде тензодатчиков 1 последовательно соединенных тензоме рического усилителя 2, управляемого генератора 3 и выходного усилителя , передающую часть 5 бесконтактного токосъемника, источника питания измерителя в виде автономного генератора 6 ЭДС (фиг. 1-),расположенного непосредственно на вращающемся валу и выпрямитель со стабилизатором 7. На неподвижной части устройства расположена приемная часть 8 бесконтактного токосъёмника предварительный усилитель 9, частотомер 10 и регистрирующий прибор П Генератор состоит из якоря в виде постоянного магнита 12 (фиг. 2), закрепленного на упругой пластине 13, связанной с валом посредством основания 14, установленного в съем ном гибком бандаже 15, и связанного с основанием 14 статора 16. Приводной элемент якоря генератора выпoлJнeн в виде неподвижных сопл 17, запитанных сжатым воздухом с помощь гибких шлангов 18.Сопла расположены по периметру вала в плоскости, перпендикулярной оси вала, на звень кронштейна 19, соединенных между со бой болтовым или другим разъемным соединением. Якорь генератора 6 может быть также установлен с возможностью вращения (фиг.З) с размещением на его оси крыльчатки 20, оасположенной в плоскости сопл. При больших частотах вращения ва ла приводной элемент якоря генерато ра выполняется в виде турбины 21 {фиг. k), связанной с осью якоря, установленного с возможностью вращения, причем ось вращения турбины перпендикулярна оси вала. Устройство работает,следующим об разом. 5 При закручивании внешним моментом поверхностные слои вала подвергаются деформации растяжения и сжатия. Эту деформацию воспринимают соединенные в мостовую или полумостовую схему тензодатчики 1. Выходное напряжение мостовой схемы усиливается тензометрическим усилителем 2 постоянного тока, соединенным со входом управляемого генератора 3, частота импульсов которого заменяется пропорционально крутящему моменту, выходной усилитель повышает мощность импульсов перед подачей их в передающую обмотку 5 бесконтактного токосъемника. Измерительная аппаратура, расположенная на валу.получает питание от генератора 6. Якорь генератора в виде постоянного магнита 12 , закрепленного на валу с помощью упругой пластины 13 и гибкого бандажа 15, под .действием сжатого воздуха, подаваемого из сопла 17 колеблется относительно статора 16. Вследствие этого в статоре наводится ЭДС и ток, который выпрямляется выпрямителем и через стабилизатор 7 подается для питания всей измерительной схемы, расположенной на вращающемся валу. Сопла 17. соединенные гибкими шлангами 18 с системой сжатого воздуха, закрепляются около вала с помощью звеньев сборного кронштейна 19, конструкция которого позволяет располагать сопла около валов разного диаметра. Количество сопел К определяется числом оборотов вала и необходимой частотой импульсов тока, получаемого от генератора, т.е. К f/n, где f - частота импульсов тока генератора;п - частота вращения вала. Например, при частоте вращения вала п 10с и частоте тока число сопел равно 5. В случае использования крыльчатки якорь генератора вращается в статоре также под воздействием сжатого воздуха, истекающего из сопел, а в случае использования турбины якорь вращается под действием воздуха за счет вращения вала устройства. Использование установленного на валу автономного генератора для питания измерителя деформации вала позво ляет повысить надежность устройства. Формула изобретения 1.Устройство для измерения крутя щего момента на вращающемся валу, со держащее измеритель деформации вала и источник питания измерителя, закрепленные на валу, и бесконтактный токосъемник, отличающееся тем, чтo с целью повышения надежности, в нем источник питания выполнен в виде генератора, состоящего из якоря в виде постоянного магнита и статора, закрепленного на валу, и приводного элемента якоря. 2.Устройство по п. 1. о т л и чающееся тем, что приводной элемент выполнен в виде турбины,связанной с осью якоря, установленного с возможностью вращения, причем ось вращения турбины перпендикулярна к оси вала.. 3. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что приводной элемент выполнен в виде неподвижных сопл, расположенных по периметру вала в плоскости, перпендикулярной к Оси вала. Ц. Устройство по n.3i о т л ичающееся тем, что якорь закреплен на упругой пластине, связанной с валом, плоскость которбй перпендикулярна к плоскости расположения сопел. 5. Устройство по п.-3, от лип чающееся тем, что на оси якоря , установленного с возможностью вращения, размещена крыльчатка, расположенная в плоскости сопл. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № ив+ЭЗ, кл. G 01 L 3/10, 02.12.76. 2.Авторское свидетельство CGCP № i 79970, кл. G 01 L 3/12, 10.03-71 (прототип) .

16

/J

Фиг. I