Храповая муфта свободного хода

 

Использование: в информационно-измерительной технике для одновременного контроля угловых скоростей двух объектов. Сущность изобретения: устройство содержит концентрично установленный вал 2 и обойму 3, оба с диаметральными отверстиями, в которых установлены электромагнитные датчики частоты вращения с якорями 6, 14 и 15 соответственно, выполненными в виде пальцев. Преобразователь электрических сигналов и показатель частоты вращения соединены с измерительными обмотками. Устройство снабжено дополнительной обоймой 19, неподвижно закрепленной в корпусе 1 и предназначенной для контактирования с пальцами 6, 14, 15. Обойма 19 установлена эксцентрично относительно вала 2 и обоймы 3 с противоположным направлением эксцентриситетов. При вращении вала 2 и обоймы 3 пальцы (якоря) 6, 14 и 15 перемещаются возвратно-поступательно в поперечных отверстиях вала 2 и обоймы 3. Результатом этого являются переменные электрические сигналы в измерительных обмотках 8, 9 и 17, 18, которые преобразуются преобразователем в частоту вращения. 3 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для одновременного контроля скоростей вращения двух объектов.

Известные датчики скорости вращения являются датчиками одного объекта (а.с. СССР N 527661, G 01 P 3/44, 1976, N 457926, G 01 P 3/00, 1975 и др.).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является храповая муфта свободного хода, содержащая концентрично расположенные обойму с профилированными зубьями на внутренней поверхности и вал с диаметральным отверстием, в котором установлен элемент зацепления в виде пальца, контактирующего с поверхностью зубьев, муфта снабжена двумя магнитами с измерительными электрическими обмотками, установленными в диаметральном отверстии вала концентрично относительно пальца и симметрично относительно продольной оси вала, и преобразователем электрических сигналов в показатели частоты вращения или углового положения, соединенным с электрическими измерительными обмотками (а.с. СССР N 1474354, F 16 H 41/07, 1989 прототип).

Однако указанная муфта не позволяет измерять частоту вращения другого соосно расположенного вала. Цель изобретения обеспечение одновременного измерения частоты вращения второго соосно расположенного вала.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения частоты вращения, содержащее размещенные в корпусе концентрично расположенные обойму и вал с диаметральным отверстием, в котором установлены якорь в виде пальца, выполненный составным из трех последовательно расположенных частей, причем средняя часть выполнена из материала с меньшей магнитной проницаемостью, чем у материала крайних частей, и два магнита с измерительными электрическими обмотками, установленными в диаметральном отверстии вала концентрично относительно пальца и симметрично относительно продольной оси вала, преобразователь электрических сигналов в показатели частоты вращения или углового положения, соединенный с электрическими измерительными обмотками, устройство снабжено дополнительной обоймой, двумя дополнительными пальцами, двумя дополнительными магнитами с измерительными электрическими обмотками, установленными концентрично относительно дополнительных пальцев и симметрично относительно продольной оси обоймы, в основной обойме выполнены два диаметрально расположенных отверстия, в которых размещены дополнительные пальцы, дополнительная обойма расположена с эксцентриситетом относительно продольной оси вала в вертикальном направлении и установлена неподвижно на корпусе с возможностью контакта с основным и дополнительными пальцами, а дополнительные пальцы подпружинены в направлении к центру обоймы.

Такое выполнение устройства позволяет осуществить одновременное измерение частоты вращения двух соосно расположенных объектов при любом направлении их вращения.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, поперечное сечение; на фиг. 2 то же, продольное сечение; на фиг.3 вариант устройства с постоянными магнитами, поперечное сечение.

Устройство для измерения частоты вращения объекта содержит размещенные в корпусе 1 вал 2 и обойму 3. Вал 2 имеет диаметральное отверстие, в котором размещены два электромагнитных датчика частоты вращения, включающие магнитопроводы 4 и 5 соответственно, якорь (палец) 6, обмотки 7 возбуждения, измерительные обмотки 8 и 9 (магнитопроводы с обмотками возбуждения могут быть заменены на постоянные магниты 10 и 11), токосъемники и преобразователь электрических сигналов в показатель частоты вращения (не показаны).

Палец 6 имеет в средней части участок с меньшей магнитной проницаемостью. Высота этого участка равна длине S хода пальца 6 и расстоянию между магнитами.

Вал 2 и обойма 3 могут быть изготовлены из магнитного или немагнитного материала. В последнем случае чувствительность системы измерения выше.

Устройство снабжено размещенным в обойме 3 дополнительным электромагнитным датчиком частоты вращения, включающим магнитопроводы 12 и 13, якори 14 и 15, обмотку 16 возбуждения, измерительные обмотки 17 и 18, токосъемники и преобразователь электрических сигналов в показатель частоты вращения.

Обойма 3 выполнена с диаметральными отверстиями, в которых размещены дополнительные пальцы (якори) 14 и 15.

Устройство снабжено дополнительной обоймой 19, которая расположена с эксцентриситетом относительно продольной оси вала 2 в вертикальном направлении и установлена неподвижно на корпусе 1 с возможностью контакта с основным 6 и дополнительными 14 и 15 пальцами.

Дополнительные пальцы 14 и 15 подпружинены к центру обоймы 3. Для уменьшения износа контактирующих поверхностей пальцы 6, 14 и 15 снабжены телами качения 20 (в виде, например, шариков, роликов, колес).

Устройство для измерения частоты вращения работает следующим образом.

При вращении вала 2 палец 6 движется возвратно-поступательно в отверстии вала 2 и скользит по внутренней поверхности дополнительной обоймы 19. Являясь якорем электромагнита при своем возвратно-поступательном движении палец 6 дважды за цикл замыкает и размыкает цепи магнитных потоков, создаваемых обмоткой 7 возбуждения. В результате на выходе датчика появляются импульсы напряжения положительной и отрицательной полярности с частотой, пропорциональной частоте вращения вала 2. Показывающий прибор (например, микровольтметр) преобразователя электрических сигналов в показатель частоты вращения (не показан) регистрирует частоту вращения контролируемого вала.

Аналогично при вращении обоймы 3 пальцы 14 и 15 также совершают возвратно-поступательные перемещения, при этом дважды за цикл замыкают и размыкают цепи магнитных потоков, создаваемых обмоткой 16 возбуждения. В результате на выходе измерительных обмоток 17 и 18 появляются положительные и отрицательные импульсы напряжения с частотой, пропорциональной частоте вращения обоймы 3. Показывающий прибор преобразователя электрических сигналов в показатель частоты вращения регистрирует частоту вращения обоймы 3.

В варианте исполнения (фиг.3) устройство выполнено в виде двух пар С-образных магнитов 10-10 и 11-11, установленных по обе стороны якоря 6 и обращенных в каждой паре одноименными полюсами навстречу один другому. Измерительные обмотки 7 и 8 размещены внутри С-образных магнитов 10-10 и 11-11 концентрично якорю 6 с гарантированным зазором и включены также, как в основном исполнении.

Дополнительные датчики частоты вращения, размещенные на обойме 3, состоят из постоянных магнитов 21 и 22 с измерительными обмотками 23 и 24 и дополнительных пальцев (якорей) 14 и 15 соответственно.

При выполнении устройства с постоянными магнитами вдвое уменьшается количество токосъемников, что упрощает устройство и повышает надежность.

Работа устройства происходит аналогично описанному выше.

При повороте обоймы 3 на 180^o оба дополнительных пальца 14 и 15 перемещаются вниз, один под действием упругого элемента 25, а другой - вследствие уменьшения эксцентриситета. При этом замыкается цепь магнитного потока, проходящего по магнитам 10-10 и размыкается цепь магнитного потока, проходящего по магнитам 11-11. В измерительных обмотках 7 и 8 индуктируется импульс ЭДС. При обратном ходе якорей 14 и 15 замыкается цепь магнитного потока, проходящего по магнитам 11-11 и размыкается цепь магнитного потока, проходящего по магнитам 10-10.

В измерительных обмотках 7 и 8 индуктируется импульс ЭДС обратной полярности и т.д.

Аналогично работают и датчики частоты вращения, размещенные на обойме 3.

Таким образом, на выходных зажимах измерительных обмоток 7 и 8 независимо от схемы их соединения появляются положительные и отрицательные импульсы ЭДС, частота которых пропорциональная частоте контролируемого объекта.

Как видно на фиг. 1, на обойме 3 могут быть симметрично размещены n электромагнитных датчиков частоты вращения обоймы. При включении измерительных обмоток последовательно и согласно, частота импульсов напряжения на зажимах измерительной системы соответственно увеличится, что повышает чувствительность и мощность выходного сигнала.

Устройство может быть также использовано и как датчик взаимного углового положения двух объектов.

Формула изобретения

Храповая муфта свободного хода, содержащая концентрично размещенные в корпусе обойму и вал с диаметральным отверстием, в котором размещен составной палец с тремя последовательно расположенными частями, средняя из которых выполнена из материала с меньшей магнитной проницаемостью, чем у материала крайних частей, два магнита с измерительными электрическими обмотками, установленными в диаметральном отверстии вала концентрично относительно пальца и симметрично относительно продольной оси вала, а также преобразователь частоты вращения или углового положения, соединенный с электрическими измерительными обмотками, отличающаяся там, что она снабжена двумя дополнительными пальцами, двумя дополнительными магнитами с измерительными электрическими обмотками и дополнительной обоймой, установленной неподвижно на корпусе с эксцентриситетом относительно продольной оси вала в вертикальном направлении и с возможностью контакта с пальцами, дополнительные магниты установлены концентрично относительно дополнительных пальцев и симметрично относительно продольной оси обоймы, а в основной обойма выполнены два диаметрально противоположных отверстия, в которых размещены дополнительные пальцы, при этом дополнительные пальцы подпружинены к обойме радиально.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3