Магнитоупругий преобразователь крутящего момента

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) 01) сЮ4 G 01 L 3/10 1/12

Г»-/ 3Q о опиодник изоБрятяния )

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3771973/24-10 (22) 18.07.84 (46) 23.01.86. Бюл. Р 3 (71) Ереванский политехнический институт им. К.Маркса (?2) С.А.Манукян (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1000797, кл. G 01 L 1/12.

Авторское свидетельство СССР

9.1117467, кл. С 01 L 1/12, 05.08.83. (54)(57) ИАГНИТОУПРУГИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО MOMEHTA содержащий вал. в виде замкнутого магнитопровода с коаксиальными V-образными участками, находящимися на разных плоскостях, кольцевой статор в виде двух со. осных колец с радиальными внутренними выступами в количестве, равном числу вершин вала, расположенных на торцах полого цилиндрического неферромагнитного основания так, что плоскости, проходящие через ось вращения вала и центры выступов одного кольца делят на две равные части участки между выступами другого кольца, и обмотки намагничивания и измерения, о т л и ч а ю щ и й- . с я тем, что, с целью повышения точности за счет получения фазомодулированного выходного сигнала, он снабжен схемой измерения, состоящей из двух нуль-органов, логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и синхронного триггера, а статор собран из кольцевых участков, расположенных между внутренними выступами нефер- . ромагнитного основания, катушки намагничивания установлены по окружности и соединены между собой через одну с образованием двух обмоток намагничивания, одна иэ которых подключена к источнику переменного напряжения непосредственно, а другаячерез фазосдвигающую цепь, причем первый нуль-орган подключен к обмоткам намагничивания, второй — к обмотке измерения, а их выходы — к входам логического элемента, выход которого подключен к информационному входу триггера, синхронизирующий вход которого через дифференцирующую цепь соединен с выходом первого г ,нуль-органа.

1206634

Изобретение относится к силоиэмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента, передаваемого вращающимся валом.

Цель изобретения — повышение точности 3а счет получения фазомодулированного выходного сигнала.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — кольцевой участок; на фиг. 3 — функциональная схема преобразователя; на фиг. 4 — графики, поясняющие принцип работы устройства. ,МагнМтоупругий преобразователь крутящего момента содержит вал 1 в виде замкнутого магнитопровода с V-образными участками 2, чувствительными к деформации, и с вершинами 3, статор, состоящий из двух соосных колец 4 и 5 с внутренними радиальными выступами 6, катушки 7 и

8 соответственно намагничивания и иэ мерения, неферромагнитное цилиндрическое основание 9 с выступами 10, фазосдвигающую цепь 11, нуль-органы

12 и 13, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14, дифференцирующую цепь

15 и синхронный триггер 16.

Кольцо 4 состоит из кольцевых участков 17, установленных межцу выступами 10 неферромагнитного цилиндрического основания 9.

Кольца 4 и 5 закреплены на торцах неферромагнитного полого цилиндрического основания так, что плоскости, проходящие через ось вращения вала и центры выступов одного кольца, делят на две равные части участки между выступами другого кольца.

Катушки 7 намагничивания расположены на кольцевых участках 5 по окружности кольца и соединены между собой через один с образованием двух ветвей обмотки намагничивания. Одна ветвь подключена к источнику переменного напряжения непосредственно, а другая — через фазосдвигающую цепь 11.

Измерительные катушки расположены на радиальных выступах кольца 5 и соединены между собой последовательно. На выходе измерительных катушек подключен нуль-орган 12. Нуль-орган

13 подключен к обмотке намагничивания.

Выходные сигналы нуль-органов 12 и 13 поступают на входы логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14. Выходной сигнал нуль-органа 12 после диф5

55 ф еренцирования дифференцирующей цепью 15 поступает на синхронизирующий вход триггера 16. На информационный вход триггера 16 подается выходное напряжение логического элемента ИСК31ИЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14. Выходной импульс U используется в качестве

Йо< опорного импульса, относительно которого измеряется фазовый сдвиг выходного сигнала.

На графиках (фиг. 4) обозначены магнитодвижущие силы F,, Р„ ветвей обмотки намагничивания; составляющие магнитного потока — Ф,, 4, протекающего через сердечник измерительной катушки при отсутствии крутящего момента", составляющие магнитного потока 9,, Р, протекаюего через сердечник йэмерительной ,катушки при действии крутящего момента, выходные (опорные) импульсы

U нуль-органа 12, выходные импульсы U> нуль-органа 13, выходные импульсы U „ логического элемента, выходные импульсы U*< дифференцирующей цепи 15, выходные импульсы

U 9;,„ преобразователя, длительность которых равна фаэовому сдвигу ð между импульсами, когда P =O (опорный) и г О, напряжение U на выходе триггера, определяющее знак крутящего момента.

Преобразователь работает следующим образом.

При отсутствии крутящего момента (M=O), когда точки а, Ь, с, d, е находятся под выступами колец ста-, тора (фиг. 2), магнитодвижущие силы

F „и F ц создают магнитный поток через участок сердечника измерительной катушки (фиг. 2). Этот поток содержит две составляющие (фиг, 4)

Ф и Р . Результирующий магнитный

Ol поток через участок de определяется разностью Ф„, и Р

В момент яс,, когда F„, F„ и магнитные потоки Р, и P равны, магнитный поток через сердечник измерительной катушки равен нулю.

В этот момент нулевые органы на выходах выдают импульсы U но и 11 но2 (фиг. 4), фазовый сдвиг между которыми равен нулю, Выходное напряжение вых Un О ° (1ри действии крутящего момента (М О) магнитная проницаемость Ч-образных участков вала изменяется, причем в направлениях, в которых вал испытывает деформацию сжатия (участки и

bd се) магнитная прони1 цаемость уменьшаетс я а в направлениях деформации растяжения — увеличивается (участки а d и be), Магнитные сопротивления участко в bd и се

ad иЬе— увеличиваются, а участков а уменьшаются. В результате этого магнитный ный поток Ф0, увеличивается, а Ф0 уменьшается (фиг. 4). В

В этом случае результирующий магнитный оток становится равным нулю в молоток г на 13 мент cd и на выходе нуль-орга появляется в импульс и Ho2 — <2 момент яс На выходе логического ьсы U.. элемента получают импульс

= U лительность которых равна м

gt -Qt =(. а

Ф за выходного импульса

Т t "Р мен равна Яр, че

Я м больше крутящий мом ! тем больше б Одновременно в моме

1 . .1

1 6э игнал U поступает на инфор г Ф

1206634 мационный вход триггера 16. На син" ге а поступахронизирующий вход триггера ет дифференцированный сигнал Б

В триггере записывается я ин ормация — (фиг. 4), равная единице,,крутящегo мото Означ мента положительный.

Остальные уча у астки магнитопровода работают аналогичным образом.

10 При изменении знака кру щ

I тя его момента на 180 изменяется фаза магнитного потока, протек щ аю его через сердечник измерительнои катушки.

B этом случае на выходе логич еского

15 элемента сигнал:. „. п пол„чают в моменты ыС длительность выходных

На выходе тригимпульсов q = Цр . На в т,, гера устанавл- в ивается нулевой сигнал. нт Э начает что знак крутящего мото оз

У мента отрицательный.

1206634

ВНИИПИ Заказ 8701/43 Тираж 778 Подписное филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4