Устройство для измерения крутящего момента Советский патент 1982 года по МПК G01L3/14 

изобретение относится к силоизмерительной технике. ,

Известен измеритель крутящего мог мента, содержащий вхолной и выходной валы, -связанные посредством зубчатой передачи, пневматический датчик усилия и регистратор 1..

однако данный измеритель не обеспечивает требуемой точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения крутящего момента, содержащее .основание, планетарную передачу, неподвижная шестерня которой связана с преобразователем усилия во вторичный сигнал, и измерительную схему с регистратором 2j.

Недостатками известного устройства являются низкая чубствительность и точность измерения, обусловленные влиянием трения между элементами преобразователя усилия BD вторичный сигнал и зависимостью показаний от температуры.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство вр эдены жестко связанные с основанием ограничитель и .

две опоры неподвижной шестерни и металлический шар, а преобразователь усилия выполнен в виде размещенных в биметаллическом корпусе измерительного и компенсационного элементов, обмотки возбуждения которых соединены последовательно-согласно и связаны с источником синусоидального напряжения, а измерительные обмотки соедине10ны последовательно-встречно, причем измерительный элемент преобразователя усилия связан с неподвижной шестерней посредством указанного шара, расположенного диаметрально противо15положно ограничителю, а опоры размещены . симметрично относительно ограничителя, при этом центральный угол между ограничителем и каждой из опор меньше 90°. Измерительная схема

20 выполнена в виде двух блоков умножения, блока деления,функционального блока и трех масштабных блоков, причем измерительные обмотки связаны с первым входом блока деления, второй вход которого через функциональный

25 блок соединен с первым масштабным блоком, при этом выход блока деления связан с одним входом первого блока умножения, другой вход которого соединен со вторым маси1табным блоком.

30 а выход - с первым входом втброго блока умножения и регистратором, при чем второй вход второго блока умножения связан с третьим мааитабным блоком, а выход - с регистратором. Hci чертеже представлено предлага.емое устройство. Устройство для измерения крутящего момента содержит ведущий вал 1. планетарную передачу в виде шестерни 2, связанной, например, шлицевым. соединением с валом 1, сателлита 3 , уста новленного на оси водила 4 с возможностью свободного, вращения, и неподвижной шестерни 5, ограничитель б углового поворота шестерни 5, опоры 7 с ж.есткими сфер ическими лаконечниками, металлический шар 8, измерительный 9 и компенсационный 10 элементы преобразователя усилия во вто рич.чый сигнал с обмотками возбуждения 11 и измерительными 12, корпус 13 преобразователя усилия, источник синусоидального напряжения 14, измерительную схем, состоящую из блока деления 15, дв блоков умножения 16 и 17, трех масштабных блоков и функционального блока 21, и регист ратор 27., .: Ограничитель 6,, опоры 7 и корпус 13 жестко связан1 с основанием устройства, Опоры 7 размещены симметрич но относительно ограничителя 6, причем центральный угол между каждой и опор и ограничителем составляет 60° Неподпижная шестерня связана с измерительным элементом 9 преобразо вателя усилия посредством металличе кого шара 8. Обмотки возбуждения 11 силоизмерительных элементов 9 и 10 связаны между собой последовательНо-согласн и соединены с источником синусоидал ного напряжения 14. Элементы 9 и 10 выполнены в виде колец, например, из магнитомягкого феррита. Корпус 1 выполнен с биметаллическим покрытие что обеспечивает экранирование прео разователя усилия от внешних -помех. Измерительные обмотки 12.элементов и 10 соединены между собой последовательно-встречно и соединены с пер вым входом блока деления 15. Второй вход блока деления 15 чер функциональный блок 21 соединен с первым масштабным блоком 18. Выход блока деления 15 связан с одним вхо дом первого блока умножения 16. Дру гой вход блока умножения 16 соедине со :(рым масштабным блоком 19, ВыходаШ{(|ка умножения 16 соединен с перЯрн входом второго блока умножения 5-7 и с регистратором 22. Второй вход блока умножения 17 соединен с тоетьим масштабным блоком 20, Выход блока умножения 17 соединен с регис ратором 22 . Устройст.во работает следующим обазом. При отсутствии, крутящего момента на ведущем вале 1 сила давления зубьв сателлита 3 на зубья неподвижной естерни, 5 равна нулю. При этом сила авления неподвижной шестерни 5 на ар 8 и измерительный элемент 9 преобразователя усилия также равна нулю. Вследствие того, что силоизмерительные элементы 9 и 10 находятся в равных условиях, то и сигнал на выходе измерительных обмоток 12, соединенных последовательно-встречно, равен нулю. При этом на первый вход блока деления 15 электрический сигнал не,поступает, На входах регистратора 22 сигналц равны нулю. При появлении крутящего момента на входе планетарной передачи неподвижная шестерня 5 стремится провернуться вокруг своей оси. Сателлит 3 вращается как вокруг оси водила 4, так и вокруг оси планетарной передачи. В зубчатом за-, деплении шестерни 2 с сателлитом 3 появляется тангенциальная сила Р, которая равна: -тангенциальная сила -крутящий момент на входе планетарной переда:чи, -радиус делительной окружности шестерни 2 ведущего вала 1. В зубчатом зацеплении сателлита 3 с неподвижной шестерней 5 возникает сила реакции, которая равна по величине и противоположно .направлена силе, возникающей в зацеплении шестерни 2 с сателлитом 3. Из этого следует, что на неподвижную шестерню 5 действуют тангенциальная U и нормальная RP составляющие силы реакций. Тангенциальная составляющая силы реакции R равна по модулю тангенциальной силе Р, т.е. о :р - Мкр г -Q Нормальная составляющая R. силы реакции равна Ки- - г-ье-, где ci- угол зубчатого зацепления. Под действием нормальной силы ре-акции неподвижная шестерня 5 стремится выйти из зацепления. Этого не происходит и силу V. через металлический шар 8 во.спринимает силоизмерительный элемент 9 . Под... действием силы R у, на силоизмерительный элемент 9 происходит изменение его магнитной проницаемости. Это вызывает изменение -величины ЭДС Наводимой в измерительной обмотке 12 элемента 9. На выходе, обмоток 12 измерительного 9 и компенсационного 10 элементов .появляется разностный сигнал, пропор циональный величине нормальной составляющей силы реакции Ry, , который подается на первый вход блока деления 15. На вход функционального блока 21 подается сигнал с выхода масштабного блока 18, пропорциональный величине угла зубчатого зацепления oi, С выхода функционального блока 21 на второй вход блока деления 15 подается сигнал, пропорциональный величине тангенса угла зацепления -tga .На один вход первого блока умножения 16 поступает электрический сигнал, рав .ный тангенциальной составляющей силы реакции - - Rp/ig-c. На другой вход бло ка 16 поступает сигнал с масштабного блока 19, пропорциональный величине радиуса делительной окружности шестерни йц, . С выхода блока 16 на первый вход блока 17 и на регистратор 22 подается сигнал, пропорциональный величине крутящего момента на ведущем вале 1. На второй вход блока умножения 17 подается сигнал с блока 20, пропорциональный величине передаточного числа планетарной передачи К С выхода блока 20 на вход регистрирующего прибора 22 поступает сигнал, пропорциональный величине крутящего момента на выходном валу планетарной передачи и водила 4. Для уменьшения влияний на результат измерения температуры, электромагнитных полей и вибраций применена компенсационная схема измерения, .Поскольку чувствительный 9 и компенсационный 10 элементы находятся в одинаковых условиях, а . сигнал на выходе равен разности сигналов, обусловленных магнитными сос тояниями этих элементов, то влияние названных дестабилизирующих факторов уменьшается. Использование в устройстве ограничителя и опор неподвижной шестерни, металлического шара для передачи уси- ЛИЯ на измерительный элемент преобразователя усилия во вторичный сигнал,. корпус которого выполнен биметаллическим, а также компенсационной силоизмерительной схемы, позволяет повысить чувствительность и -точность из-; мерения. 7Формула изобретения 1. Устройство для измерения крутящего момента, содержащее.основание, планетарную передачу, неподвижная шестерня которой обязана с преоОразо вателем усилия во вторичные сигнал, и измерительную схему с регистратором, отличаю цееся тем, что, с целью повьлиения чувствительности и точности измерения, в него введены жестко связанные с основанием ограничитель и две опоры неподвижной шестерни и металличес.киЯ шар, а преобразователь усилия выполнен в виде размещенных в биметаллическом корпусе измерительного и компенсацибниого элементов, обмотки возбуждения которых соединены последовательнО согласно и связаны с источником синусоидального напряжения, а измерительные обмотки соединены последовательновстречно, причем измерительный элемент преобразователя усилия связан с неподвижной шестерней посредством указанного шара распо.поженного диа метрально противоположно ограничителю, а опоры размещены симметрично относительно ограничителя, при этом центральный угол между ограничителем и каждой из опор меньше 90®. 2. Устройство по п.1, о тли ч аю щ е е с я тем, что измерительная схема выполнена в виде двух блоков умножения, блока деления, функционального блока и трех масштабных блоков, причем измерительные обмотки связаны с первым входом блока деления, второй вход которого через функциональный блок соединен с первым масштабным блоком, при этом выход блока деления связан с одним входом первого блока умножения, другой входкоторого соединен со вторым масштабным блоком, а выход - с первым входом второго блока умножения и регистратором, причем второй вход второго блока умножения связан с третьим масштабным блоком, а выход - с регистратором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельствоСССР № 543842, кл. G01L 3/20, 06.10.75. 2.Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели, М., Госуарственное из-во оборонной промышенности, 1955, С.451, фиг.530 (прототип ).