Устройство для измерения крутящего момента

 

Устройство для измерения крутящего момента 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. Устройство содержит измерительный полумост из двух тензопреобразователей 1 и 2, размещенных на роторе, пять токосъемных контактов 3-7 токосъемника, источник 8 питания, внешнюю измерительную цепь, расположенную на статоре, которая содержит два повторителя 9 и 10 напряжения, дифференциальный усилитель 11, инвертирующий сумматор 12 и устройство 13 деления. Одна из вершин полумоста, образованная крайним выводом тензопреобразователя 2, через токосъемный контакт 5 и повторитель 10 напряжения подключена к инвертирующему входу дифференциального усилителя 11, выход которого подключен к соответствующему входу устройства 13 деления. Вторая вершина полумоста, образованная крайним выводом тензопреобразователя 1, через токосъемный контакт 6 и повторитель 9 напряжения подключена к одному из входов инвертирующего сумматора 12, выход которого подключен ко второму входу устройства 13 деления и прямому входу дифференциального усилителя 11, выход которого подключен также ко второму входу инвертирующего сумматора 12. Технический результат: повышение надежности эксплуатации. 1 ил.

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.

Известно устройство для измерения крутящего момента по а.с. 979909, кл G 01 L 3/10, 1982, содержащее измерительный мост, размещенный на валу, токосъемные контакты, источник питания моста, усилитель, вычитающее устройство, умножающее устройство и резистор.

Недостатком известного устройства является недостаточная точность из-за дестабилизирующего воздействия различных возмущающих факторов на тензорезисторы моста и резистор, изготовленные из разного материала и установленные в разных эксплуатационных условиях.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель крутящего момента по патента РФ 2068550, кл. G 01 L 3/10, 1996, содержащий измерительный мост, размещенный на валу, токосъемные контакты, источник питания моста, два дифференциальных усилителя и устройство деления.

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность и сложность из-за большого числа тензопреобразователей, размещенных на вращающемся валу в условиях повышенных возмущающих воздействий со стороны контролируемого объекта, и большого числа токосъемных контактов для передачи информативных сигналов от тензопреобразователей в часть схемы, которая расположена на статоре.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения крутящего момента, содержащее измерительный полумост, размещаемый на валу, источник питания, подключенный через токосъемные контакты к вершинам полумоста, дифференциальный усилитель, к инвертирующему входу которого через токосъемный контакт и первый повторитель напряжения подключена одна из вершин полумоста, а выход дифференциального усилителя подключен к одному из входов устройства деления, снабжено инвертирующим сумматором, один из входов которого через токосъемный контакт и второй повторитель напряжения подключен к другой вершине полумоста, при этом выход инвертирующего сумматора подключен к прямому входу дифференциального усилителя и другому входу устройства деления, выход дифференциального усилителя подключен также ко второму входи инвертирующего сумматора, а средний вывод полумоста через токосъемный контакт соединен с общей точкой схемы.

На чертеже приведена схема устройства для измерения крутящего момента.

Устройство для измерения крутящего момента содержит измерительный полумост из двух тензопреобразователей 1 и 2, соответствующим образом размещенных на роторе, пять токосъемных контактов 3-7 контактного или бесконтактного токосъемника, предназначенных, соответственно, для подключения источника питания 8 к вершинам измерительного полумоста и вывода информативных сигналов в часть схемы устройства, которая расположена на статоре и содержит два повторителя 9 и 10 напряжения, дифференциальный усилитель 11, инвертирующий сумматор 12 и устройство 13 деления. Одна из вершин полумоста, образованная крайним выводом тензопреобразователя 1, через токосъемный контакт 5 и повторитель 9 напряжения подключена к инвертирующему входу дифференциального усилителя 11, выход которого подключен к соответствующему входу устройства 13 деления. Вторая вершина полумоста, образованная крайним выводом тензопреобразователя 2, через токосъемный контакт 6 и повторитель 10 напряжения подключена к одному из входов инвертирующего сумматора 12, выход которого подключен ко второму входу устройства 13 деления и прямому входу дифференциального усилителя 11, выход которого подключен также ко второму входу инвертирующего сумматора 12. Средний вывод полумоста, объединяющий соответствующие выводы тензопреобразователей 1 и 2, через токосъемный контакт 7 соединен с общей точкой схемы.

Устройство работает следующим образом.

При изменении параметров тензопреобразователей 1 и 2 в результате деформации вала напряжения на крайних выводах относительно общей точки схемы ввиду высокого входного сопротивления повторителей 9 и 10 напряжения определяются соответственно выражениями: где Е - ЭДС источника 8 напряжения; r1, r2 - начальные значения сопротивлений тензорезисторов 1 и 2; r - информативное приращение значений сопротивлений r1, r2; r3, r4 - переходные сопротивления токосъемных контактов 3 и 4.

Ввиду малости входных токов повторителей 9 и 10 напряжения падением напряжений на токосъемных контактах 5 и 6 можно пренебречь. Соответственно, на выходах повторителей 9 и 10 напряжения сигналы равны: где k1 и k2 - коэффициенты передачи повторителей 9 и 10 напряжения (в данном случае k1=k2=1).

Сигналы U*1 и U*2 поступают соответственно на инвертирующий вход дифференциального усилителя 11 и первый вход инвертирующего сумматора 12. Одновременно на второй вход сумматора 12 поступает сигнал U3 с выхода дифференциального усилителя 11, на прямой вход которого поступает сигнал U4 с выхода сумматора 12. Сопротивления резисторов 14-20 подобраны из условия r14= r15= r16=r17=r18=r19=r20, в результате сигналы U3 и U4 определяются выражениями: Сигналы U3 и U4 поступают на соответствующие входы устройства 13 деления, на выходе которого при условии r1=r2=r, где r - какое-либо номинальное значение, получаем:

Как видно из выражения (7), функция преобразования данного измерительного устройства является линейной, не зависит от нестабильности источника питания и параметров токосъемника. Применение данного изобретения повышает надежность устройства за счет сокращения количества тензопреобразователей, устанавливаемых в жестких эксплуатационных условиях, и сокращает количество каналов токосъемника для передачи информативных сигналов от тензопреобразователей в часть схемы, расположенную на статоре. Во многих случаях из-за недостатка места на роторе для размещения четырех тензопреобразователей подобные измерения вообще невозможны. Поэтому применение данного изобретения расширяет область использования устройства за счет обеспечения возможности проведения измерений в условиях недостаточного свободного пространства на вращающихся валах.


Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее измерительной полумост, размещаемый на валу, источник питания, подключенный через токосъемные контакты к вершинам полумоста, дифференциальный усилитель, к инвертирующему входу которого через токосъемный контакт и первый повторитель напряжения подключена одна из вершин полумоста, а выход дифференциального усилителя подключен к одному из входов устройства деления, отличающееся тем, что устройство снабжено инвертирующим сумматором, один из входов которого через токосъемный контакт и второй повторитель напряжения подключен к другой вершине полумоста, при этом выход инвертирующего сумматора подключен к прямому входу дифференциального усилителя и другому входу устройства деления, выход дифференциального усилителя подключен также ко второму входу инвертирующего сумматора, а средний вывод полумоста через токосъемный контакт соединен с общей точкой схемы.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике измерения крутящих моментов между двумя соосными валами

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 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 в качестве устройства для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля

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

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

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 бурению скважин и может быть использовано для контроля крутящего момента при свинчивании с помощью машинного ключа труб над устьем скважины

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для измерения крутящего момента ротора буровой установки при бурении скважин

Изобретение относится к машиностроению, а именно к экспериментальному оборудованию

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для непрерывного измерения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания, работающего в реальных эксплуатационных условиях

Изобретение относится к технике измерения крутящих моментов между двумя соосными валами

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 измерительной технике, используемой при прочностных испытаниях тонких проволочных изделий и пружинных лент

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 измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения крутящего момента на вращающемся валу

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 бесконтактному измерению величины механического момента, передаваемого вращающимся валом, и может быть использовано для оценки эффективности работы двигателей силовых приводов

Устройство для измерения крутящего момента, датчик измерения крутящего момента, индикатор крутящего момента, значение крутящего момента

Наверх