Датчик мгновенных значений углов рассогласования вращающихся валов

 

Датчик предназначен для использования в следящих приводах при исследовании быстропеременных силовых воздействий на вращающиеся валы. На всех валах, при вращении которых контролируют величину угла рассогласования, располагают растровые диски, преобразователи вращающегося растра в электрический сигнал и формирователи сигнала сброса или начала счета. Передние фронты электрических импульсов, формируемые при вращении ведущего вала, характеризуют его мгновенные положения. По номеру счетных импульсов, фиксируемому при вращении каждого ведомого вала в момент действия переднего фронта импульсов положения, определяют относительное мгновенное положение данного ведомого вала. Датчик обладает повышенной точностью измерения углов рассогласования вращающихся валов в заданные моменты и позволяет использовать его для контроля углов рассогласования механически несвязанных между собой вращающихся валов и мгновенных скоростей вращения вала. 4 ил.

Изобретение относится к области измерений кутящих моментов на тормозном валу, а также углов рассогласования вращающихся валов и может быть использовано в следящих приводах, а также для измерений мгновенных значений крутящих моментов в фиксированных положениях вращающегося вала.

Для измерения углов рассогласования в следящих приводах часто используются сельсины.

Однако устройства эти относительно дороги, материалоемки, используют ограниченное число сельсин-приемников для одного сельсин-датчика и не предназначены для контроля мгновенных значений углов рассогласования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является "Устройство для измерения мгновенных значений крутящего момента". Его используют в случае передачи крутящего момента посредством гибкого вала. Устройство включает два растровых диска, закрепленных на каждом из валов, и неподвижные преобразователи вращения обоих растров в электрический сигнал (1).

Недостатками устройства, принятого за прототип, является невозможность с его помощью измерить мгновенное значение величины угла рассогласования вращающихся валов.

Технический результат - повышение точности измерений углов рассогласования вращающихся валов в заданные моменты времени, использование устройства для контроля углов рассогласования любого числа механически несвязанных и удаленных друг от друга валов.

Поставленной цели достигают установкой отдельно для каждого вращающегося растрового диска преобразователя (например, фотопары) его вращения в импульсные электрические сигналы и формирователя (тоже фотопары) сигнала начала счета этих импульсов. (В качестве преобразователей вращения вала в электрические импульсы могут быть использованы магнитные, радиоизотопные, рентгеновские и др. излучатели). При этом геометрия растра на диске, закрепленном неподвижно относительно ведущего вала, такова, что передние фронты импульсов на выходе преобразователя вращения растра в электрический сигнал однозначно характеризуют мгновенные положения ведущего вала. Растр на дисках, закрепленных на ведомых валах, выполняют так, что на выходе первого преобразователя вращения растра в электрический сигнал, последний представляет собой последовательность импульсов - импульсов положений вала, а на выходе второго преобразователя формируют импульсы начала их счета. Одновременно на выходе преобразователя вращения ведущего вала в электрический сигнал формируют импульсы его положений и импульсы начала счета.

При вращении ведомого вала посредством растрового диска и преобразователя вращения растра в электрический сигнал, последовательно (после формирования импульса начала счета) формируют импульсы положений ведомого вала с номерами 1, 2, 3... N (величина N определяется геометрией растра). Одновременно, подобным же образом, при вращении ведущего вала формируют импульсы его положений и, соответственно, импульсы начала их счета. Далее, посредством ЭВМ запоминают номера импульсов положений ведомого вала в моменты формирования соответствующих импульсов положений ведущего вала при синхронном и синфазном вращении обоих валов. При рабочем вращении валов посредством ЭВМ фиксируют новые значения номеров импульсов положений ведомого вала, соответствующих заранее заданным номерам импульсов положений ведущего вала. Далее сравнивают полученные значения с соответствующими значениями для синфазного и синхронного вращения.

Разность номеров импульсов положений и определяет величину и знак угла рассогласования вращающихся валов.

На фиг. 1 изображена блок-схема датчика для системы, состоящей из двух механических несвязанных вращающихся валов. На фиг. 2 представлена конфигурация растрового диска, вращающегося с ведущим валом, а на фиг. 3 - конфигурация растрового диска, вращающегося с ведомым валом. На фиг. 4 показаны временные зависимости импульсов положений ведущего и ведомого валов при синфазном и при несинхронном вращении.

На фиг. 1 ведущий вал обозначен 1, ведомый вал 2, растровый диск на ведущем валу 3, на ведомом - 4, 5 и 6 - фотопара для формирования на выходе фотодиода 5 импульсов положений ведущего вала, 7 и 8 - фотопара для формирования на выходе фотодиода 7 импульсов начала счета, 9 и 10 - фотопара для формирования на выходе фотодиода 10 импульсов положений ведомого вала, 11 и 12 - фотопара для формирования на выходе фотодиода 12 импульсов начала их счета, 13 - таймер, электрический счетчик импульсов (на чертеже не указан). Дискретные сигналы с выходов 5, 7, 10 и 12 подают на вход ЭВМ.

При вращении растрового диска, расположенного на ведущем валу (фиг. 2), на выходе фотодиода 7 формируют электрические импульсы, представленные на фиг. 4a. Одновременно с выхода фотодиода 5 снимают электрические импульсы, изображенные на фиг. 4b. В результате импульсам на фиг. 4b присваиваются номера (на фиг. 4b от 1 до 16). Представим, что для каких-то исследований необходимо измерение угла рассогласования валов и моменты формирования только 5 и 10 импульсов положений ведущего вала. Программными средствами посредством ЭВМ выделяют указанные импульсы (фиг. 4c). Аналогично, при вращении ведомого вала формируют импульсы начала счета (фиг. 4a) и импульсы его положений (фиг. 4e). Им так же присваивают номера (на фиг. 4e от 1 до 32).

В начале устройство калибруют - определяют номера импульсов положения ведомого вала, соответствующих заранее заданным номерам импульсов положений ведущего вала при синхронном и синфазном вращении. Величину угла рассогласования определяют соотношением: 1= A(n01-n1), где A - "густота" прозрачных и непрозрачных полос на растровом диске ведомого вала. Если, например, их 360, то A = 360/360 = 1 градус/деление; n01 - номер импульса положения ведомого вала, соответствующий первому выделенному импульсу положения ведущего вала при синфазном вращении валов (в указанном примере n01=6); n1 - номер импульса положения ведомого вала, соответствующий первому выделенному импульсу положения ведущего вала, зафиксированному в рабочем режиме вращения валов (в указанном примере n1=4); Аналогично, в момент, когда ведомый вал занимает положение, при котором формируют, например, 10-й импульс положения ведущего вала: 2= A(n02-n2). При этом следует отметить, что знак разности характеризует и знак рассогласования . Очевидно, что при необходимости программа ЭВМ, посредством которой обрабатывается информация, поступающая с "Датчика мгновенных значений углов рассогласования вращающихся валов", может быть такой, что значения угла определяют для каждого импульса положения. На фиг. 4 таких импульсов 16. Так же очевидно, что максимальная "густота" импульсов положения ограничена разрешающей способностью преобразования, примененного в устройстве, в импульсный электрический сигнал посредством вращающегося растра.

Технико-экономическая эффективность применения "Датчика мгновенных углов рассогласования вращающихся валов" заключается в следующем: - он позволяет осуществлять контроль значения углов рассогласования любого количества вращающихся валов для заранее заданных положений ведущего вала или в заранее заданные моменты времени;
- датчик дает возможность определять посредством ЭВМ закон изменения углов рассогласования либо в зависимости от времени, либо от положения ведущего вала, что может найти применение в системах автоматического регулирования для формирования уровней корректирующих воздействий, а также для научных исследований;
- датчик может быть использован для измерений мгновенных значений крутящих моментов на гибких вращающихся валах.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1364918, G 01 L 3/10, 1990.


Формула изобретения

Датчик мгновенных углов рассогласования вращающихся валов, содержащий закрепленные на каждом из них растровые диски заданной геометрической формы и неподвижные преобразователи вращения растров в электрический сигнал, отличающийся тем, что преобразователь вращения растрового диска ведущего вала выполнен в виде формирователя импульсов положений ведущего вала и формирователя импульсов начала счета для ведущего вала, а преобразователь вращения растрового диска каждого ведомого вала выполнен в виде формирователя счетных импульсов ведомого вала и формирователя импульсов начала счета для ведомого вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может бытъ использовано для графического контроля характера неравномерности распределения в течение периода вращения крутящего момента активных и тормозящего момента пассивных вращающихся объектов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения или регулирования крутящего момента в установках со значительными располагаемыми и потребляемыми мощностями, например, на морских судах для измерения крутящего момента на валах гребных винтов, на валах прокатных металлургических станов, на валах несущего ротора вертолета, на валу газоперекачивающего агрегата, на валу редуктора турбо-винтового авиационного двигателя и т.д

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров вращающихся валов, таких как напряжение, деформация, а также крутящих моментов и мощности на валах

Изобретение относится к силоизмерительной технике к устройству измерения момента на вращающемся валу, на котором устанавливаются два многополюсных магнита, закрепленные в двух смещенных по оси поперечных сечениях вала, включая неподвижное средство отсчета, чувствительное к прохождению магнитов, и которое подает сигнал, обработанный пропорционально моменту

Изобретение относится к испытательным стендам в машиностроении, в частности стендам для определения активных и реактивных моментов вращения подвижных звеньев машин, механизмов, например для измерения характеристик электродвигателей

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и используется для непрерывного бесконтактного измерения параметров вращающегося вала при определении эффективной мощности

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к рулевым приводам с сервомеханизмами в качестве устройства для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля

Изобретение относится к автомобилестроению и может использоваться в качестве датчика для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к рулевым приводам с сервомеханизмами и может использоваться в качестве датчика для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля

Изобретение относится к технике измерения крутящих моментов между двумя соосными валами

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров вращающихся валов, таких как напряжение, деформация, а также крутящих моментов и мощности на валах

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электротехнической, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к области измерений кутящих моментов на тормозном валу, а также углов рассогласования вращающихся валов и может быть использовано в следящих приводах, а также для измерений мгновенных значений крутящих моментов в фиксированных положениях вращающегося вала

Наверх