Оптический преобразователь

 

1. ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий излучатель и приемник света, установленные под углом, не превышающим 180 к зеркальной поверхности чувствительного фотоупругого элемента, установленного на валу , отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности и чувствительности, чувствительный элемент выполнен в виде двух коаксиальных колец, меньшее из которых механически связано с валом и между которыми расположен фотоупругий материал , зеркальная поверхность выполнена на наружной поверхности меньшего кольца, а жесткость большего кольца в радиальном направлении больше жесткости меньшего кольца. 2. Преобразователь по п. 1, о тличающийся тем, что, с целью измерения скручивающих нагрузсж механическая связь кольца с залом выполнена в виде двух рядов спиц, связанных соответственно одними конIB цами с внутренней поверхностью меньшего кольца, а другими концами - с двумя соосными втулками, установленными коаксиально валу и кольцами чувствительного злемента, при этом спицы каждого ряда установлены с наклоном в разные стороны относиЮ тельно радиуса вала. Од СО 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1 9

М,",)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. 13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3755529/24-10 (22) 25.06.84 (46) 30. 12.85. Бюл. Р 48 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) М.П. Марутян, В.Ф. Курдя и Е.А. Семенько (53) 531.781(088.8) (56) Одинец С.С. и Топилин Г.Е.

Средства измерения крутящего момен-. та. M.: Машиностроение, 1977,с.76.

Агейкин Д.И, и др. Датчики контроля и регулирования. M.: Машиностроение, 1965, с. 2?0. (54)(57) 1. ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий излучатель и приемник света, установленные под углом, не превышающим 180 к зеркальной поверхности чувствительного фотоупругого элемента, установленного на валу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, чувствительный

csD4 G 01 L 5 12 3 12 24 элемент выполнен в виде двух коаксиальных колец, меньшее из которых механически связано с валом и между которыми расположен фотоупругий материал, зеркальная поверхность выполнена на наружной поверхности меньшего кольца, а жесткость большего кольца в радиальном направлении больше жесткости меньшего кольца.

2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью измерения скручивающих нагрузок, механическая связь кольца с валом выполнена в виде двух рядов спиц, связанных соответственно одними концами с внутренней поверхностью мень- Е шего кольца, а другими концами — с двумя соосными втулками, установленными коаксиально валу и кольцами С: чувствительного элемента, при этом спицы каждого ряда установлены с наклоном в разные стороны относи- leal тельно радиуса вала. К) 01693

10

45 и 4).

4 12

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения крутящего момента, давления или силы при ис-. пытаниях машин и механизмов. . Целью изобретения является повышение точности и чувствительности., На фиг. 1 схематически изображен преобразователь для измерения радиальных нагрузок; на фиг. 2 — преобразователь для измерения скручивающих нагрузок, на фиг. 3 — вид А на фиг. 2; на фиг. 4 — разрез Б-Б . на фиг. 2.

Оптический преобраэоватепь содержит излучающее 1 и воспринимающее 2 устройства и чувствительный элемент, который выполнен в виде двух коаксиально расположенных наружного 3 и внутреннего 4 колец, между которыми размещен и жестко с ними связан, например приклеен, фотоупругий материал 5, изготовленный, например, из монокристаллического арсенида галлия.

Наружное кольцо имеет удельную жесткость в радиальном направлении, которая превышает удельную жесткость внутреннего кольца 4 для того, чтобы усилие, вызывающее деформацию внутреннего кольца 4 и фотоупругого материала 5, не вызывало деформацию наружного кольца 3.

Наружная поверхность 6 внутреннего кольца 4 выполнена зеркальной.

Излучающее 1 и воспринимающее 2 устройства распопожены в корпусе 7 под углом, не превышающим 180 к

:зеркальной поверхности 6.

Неподвижный корпус 8 кинематически связан через тела качения 8 с чув-. ствительным элементом, внутреннее ,,кольцо 4 которого жестко установлено на исследуемом вращающемся валу 9.

В оптическом преобразователе для измерения скручивающих нагрузок внутреннее кольцо 4 чувствительного элемента жестко связано посредством по крайней мере двух рядов спиц 10 с двумя соосными втулками 11. Втулки 11 жестко установлены на исследуемом вращающемся валу 9 коаксиально чувствительному элементу. Спицы 10 в каждом ряду установлены с наклоном к радиусу кольца 4, и наклон спиц 10 в одном ряду (фиг. 3).противоположен наклону спиц 10 в другом ряду (фиг.4) для усиления крутящего момента, передаваемого от исследуемого вала 9 к фотоупругому материалу 5.

Наружное кольцо 3 имеет удельную жесткость в радиальном направлении, которая превышает удельную жесткость кольца 4 для того, чтобы усилие, вызывающее деформацию кольца 4 и фотоупругого материала 5, не вызывало деформацию наружного кольца 3.

При измерении радиальных нагрузок оптический преобразователь работает следующим образом (фиг. 1).

Под действием механических воздействий в осевом направлении, например силы или давления, прикладываемых к валу 9, его диаметр увеличивается. Это приводит в свою оче- . редь к деформации кольца 4 и жестко связанного с них фотоупругого материала 5.

Благодаря тому, что удельная жесткость наружного кольца 3 в радиальном направлении превышает удельную жесткость внутреннего кольца 4, зпюра напряжений распределяется в фотоупругом материале 5 по всей толщине равномерно.

Поляризованный луч света от излучающего устройства.1 .проходит через фотоупругий материал 5, отражается от зеркальной поверхности 6 кольца

4 и попадает в воспринимающее устройство 2.

Яркость отраженного луча света зависит от величины механических напряжений, передаваемых от исследуемого вала 9 через кольцо 4 .к фотоупругому материалу 5, в котором они распределяются по всей его толщине, т.е. чембольшее напряжение возникает, тем большее затухание луча света происходит в фотоупругом материале 5, что и регистрируется воспринимающим устройством 2;

При измерении окручивающих нагрузок оптический преобразователь работает следующим образом (фиг.2,3

Втулки 11 жестко устанавливаются на исследуемом валу 9. Под действием прикладываемого к, валу 9 крутящего момента втулки 11 смещаются одна относительно другой на угол закручивания вала 9. Вслед за втулками

11 смещаются в противоположные стороны концы 12 спиц 10, закрепленные на втулках 11, в то время как концы 13 спиц 10, закрепленные на конце 4, остаются в прежнем положении, так з 1201693 4 как скручивающие силы, действующие торое передается на фотоупругий мана кольцо 4, равны по величине и териал 5. противоположны по направлению. В ре- . В дальнейшем работа оптического зультате,спицы 10 изменяют свой угол преобразователя ничем не отличается наклона и деформируют кольцо 4, созда- от работы при -измерении радиальных вая в нем напряженное состояние, ко- нагрузок.

Фиг.3

1201693

Составитель А. Экономов

Техред Л.Мартящова Корректор Л. Пилипенко

Редактор Н. Швыдкая

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7995/42 Тираж 896

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5