Устройство для измерения крутящего момента

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PEQlYS JlHH ((9) ® (III (51)5 0 01 L 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1)С ; F,,p

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4680845/10 (22) 19.04.89 (46) 23.06.91. Г>юл. Р 23 (71) Пензенский политехнический институт (72) Л.Г.Когельман9 А.И.Иартяшин, И.Н. Ьрлтов и В.И.Чернецов (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1030677, кл . С О1 L 3/ 10, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 1328694, кп. 0 01 1. 3/10, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ И31 1ВГГ11ИЯ КРУТЯ1ЦЕГО ИОИЕНТА (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и предназначено для измерения крутящего момента на вращающемся валу. Целью изобретения является повышение точности

Изобретение относится к силоизме— рительной технике и предназначено для измерения крутящего момента на вращающемся валу.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — временные диаграммы его работы.

Устройство содержит интегратор

1, термореэистор 2 с сопротивлением

Rt, трансформаторный преобразователь

3 с включенными встречно входной и выходной обмотками (первичной и вторичной), усилитель постоянного тока 4 и компаратор 5. Выход интеграи быстродействия. В устройство, содержащее интегратор 1 и трансформаторный преобразователь 3, введены компаратор 5, усилитель постоянного тока 4 и терморезистор 2.Выход интегратора 1 через компаратор 5 подсоединен к своему ))ходу и через терморезистор 2 связан с инверсным входом усилителя постоянногo тока 4, в цепи Отрицательной Обратной связи которого включена первичная обмотка трансформаторногп преобразователя

3, а в)модная обмотка соединена с вторым входом компаратора 5. Второй вывод выхОднОй ОбмОтки )1 прям()й вхОд сил)1теля 4 пОстОяниО1 О тока связаны с земляной шиной, выход компаратора 5 является выходом устройства. 2 ил. тора 1 через компаратор 5 подсоединен к своему входу и через терморезистор 2 связан с инверсным входом усилителя 4, в цепи обратной связи которого включена первичная обмотка трансформаторного преобразователя

3, а выходная обмотка (вторичная) соединена с вторым входом компаратора

5. Второй вывод выходной обмотки и прямой вход усилителя 4 связаны с земляной шиной, а выход компаратора 5 является выходом устройства.

Устройство предназначено для измерения крутящего момента на вращающемся валу преимущественно малого диаметра, поэтому вал можно < »?тать изотропным при различных его положениях.

1657982

Устройство работает следующим образом.

При включении питания на выходе компаратора 5 появляется положитель5 ное напряжение с амплитудой U, которое поступает на вход интегратора 1, сигнал на выходе которого принимает вид

10 (6) 115

U = — — — с л

Т = — 7 - — (с — 2с ), (7)

Uã

С

Термореэистор 2 расположен совместно с магнитоупругим трансформаторным преобразователем 3 у вала, т.е, имеет практически ту же температуру, что и вал. Напряжение на выходе трансформаторного преобразователя 3

Uq

I = 7»--- с

С (2) UсМ

U - — -+1

Д я (8) 25 в момент времени ty

30 (3) Тогда

11олагая,.что в течение периода следоваиия выходных импульсов устройства частота вращения вала постоянна,паразитный ток также I < = сопзс, 35

ЭДС, наводимая I> в выходной обмотке прямо пропорциональна производной

I . Напряжение на выходе преобразователя 3 крутящего момента, обмотки кой торого включены встречно, описывается выражением (1 О) а а(1 + 1,) U — -М+1-- М +

dt О dt

2М

t — C

2. < Rg

Псм

+1 --Л вЂ” -+1я

M н (4) Очевидно, что где 1 — ЭДС, наведенная во вторичной обмотке (вызванная скоростным эффектом);

И вЂ” вэаимоиндуктивность магнитоупругого трансформаторного пресбразователя 3..

Это напряжение поступает на вход 5 компаратора 5, к другому входу которо го подключен интегратор 1. В момент времени с напряжения U> и U становятся равны (12) где ь — постоянная времени интегратора 1.

Это напряжение через термореэис тор 2 Р поступает на вход усилителя 4. Ток в цепи отрицательной обратной связи усилителя 4 протекает по первичной обмотке магнитоупругого трансформаторного преобразователя

3 крутящего момента и изменяется по закону

Ток I суммируется с паразитным током I от действия ЭДС, обусловленной "скоростным эффектом"

UgM Н5

- - — -+1 =- — — с (5)

С

63 л °

Компаратор 5 переключается. Сигнал на выходе интегратора 1 определяется выражением

Бг U» с +-,к(с-с) ь I

-к (с — 2с ).

l 1

Ток в цепи обратной связи усилителя 4 и И рр — -+1 = х, (с -2с), (9)

13 с

ЪКС О= . 1 1

Компаратор 5 переключается. Весь процесс повторяется, Решая систему уравнений (S) и (9) Пк И U»

+1 -ус р g в

U» И Uñ ,с + 1 -7; "(tg- с ) — с11

""е получают значение интервала времени

2И

t -t t -с

2 f.

Таким образом, период следования импульсов с компаратора 5 равен

Т (с > - с ) + (с — с,) - — (13)

4М

Rt

I т.е. не зависит от ЭДС, наведенной во вторичной обмотке, вызванной скоростным эффектом.

5 1657982

При воздействии температуры, ме- где няющейся в некотором интервале, параметры трансформаторного преобразователя 3 изменяются следующим образом3

Таким образом, в предлагаемом устройстве выходной сигнал не зависит от температуры и ЭДС вызванной скоростным эффектом.

10 формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее интегратор и трансформаторный преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности и быстро действия, в него введены компаратор, усилитель постоянного тока и

2g терморезистор, причем выход интегратора через компаратор подсоединен к своему входу и через терморезистор связан с инверсивным входом усилителя постоянного тока, в цепи обратной

25 связи которого включена первичная обмотка трансформаторного преобразователя, вторичная обмотка которого соединена с вторым входом компаратора, при этом второй вывод вторичной

30 обмотки трансформаторного преобразователя и прямой вход усилителя постоянного тока связан с земляной шиной.

И Мо (1 +о иЬТ), (14) где М вЂ” взаимоиндуктивность трансо форматорного преобразователя

3, изменяющаяся в нормальных условиях;

® „ - коэффициент, определяющий изменение взаимоиндуктивности эа единицу изченения температуры; Т - значение изменения температуры.

Термореэистор 2 подбирают так, чтобы закон изменения его Rg был идентичен закону изменения магнитной проницаемости материала вала, например следующий;

Rt R (1 +Мр Д Т) (15) о где R — сопротивление терморезисt тора 2 в нормальных условиях;

Ы - Т.К.С. терморезистора 2.

Если подобрать О(= Мд, тогда

4 Но + И ЬТ) Мо

ЬТ " К 71 +,„ГяhT) К

Т вЂ” период следования выходных

IT импульсов устройства при изменении температуры.

1657982

Ц5

Составитель Т.Ишкова

Редактор Т.Иванова Техред И.Моргентал Корректор Н,Ревская

Заказ 2430 Тираж 356 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101