Устройство для измерения крутящего момента и осевого усилия во вращающихся валах

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента и осевого усилия валов различных силовых установок, используемых на морских судах, в металлургии и других областях техники. Техническим результатом изобретения является повышение помехоустойчивости, упрощение технологии изготовления и расширение функциональных возможностей. Предложенное устройство содержит магнитоупругий преобразователь, источник постоянного тока, выход которого подключен к обмотке возбуждения и магниторезисторным мостам ABCD и EFKL. Магнитоупругий преобразователь выполнен в виде с монолитного магнитопровода и состоит из девяти вертикальных полюсов (А, В, С, D, E, F, K, L, М) и общего основания. На поверхности полюсов А, В, С, D, E, F, K, L установлены магниторезисторы, образующие магниторезисторные мосты ABCD и EFKL. 3 ил.

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента и осевого усилия валов различных силовых установок, используемых на морских судах, в металлургии и других областях техники.

Известны устройства для измерения осевого усилия: «Устройство для измерения осевого давления во вращающихся валах», авторское свидетельство №142445, кл. 42к, бюллетень №21 за 1961 г.и «Бесконтактный измеритель упора гребного винта», авторское свидетельство №421579, В63h 23/24, бюллетень №12 от 30.03.74, авт. B.C.Михайлов, А.И.Солодовников, а также устройства для измерения крутящего момента: «Устройство для измерения крутящего момента на вращающихся валах», авторское свидетельство №669231, G01L 3/10, бюллетень №23 от 25.06.79, авт. Бабурина Е.А., Григорьев С.М., Жадобин Н.Е., Смирнов В.А., Хайкин А.Б. и «Устройство для измерения крутящего момента на вращающихся валах», патент №2326355, G01L 1/12, бюллетень №16 от 10.06.2008, авт. Жадобин Н.Е., Крылов А.П., Лебедев А.И., действие которых основано на использовании изменения магнитных свойств материала вала вызванного влиянием механических усилий от крутящего момента и осевого усилия.

Однако такие устройства имеют низкую помехоустойчивость, обусловленную влиянием магнитной неоднородности материала вала.

Помимо этого изготовление таких устройств затруднительно из-за того, что магнитопровод магнитоупругого преобразователя состоит из пластин, электротехнической стали.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости, улучшение динамических характеристик, упрощение технологии изготовления и расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что магнитопровод магнитоупругого преобразователя изготавливается монолитным и представляет собой конструкцию, представленную на фиг.1, которая состоит из девяти вертикальных полюсов A, B, C, D, E, F, K, L, M и общего основания. Магнитопровод преобразователя изготавливается таким образом, чтобы полюса A, B, C, D и E, F, K, L образовывали квадраты, в центре которых находится полюс М. На полюсе М установлена обмотка возбуждения, которая получает питание от источника постоянного тока, на поверхности остальных полюсов (A, B, C, D, E, F, K, L) установлены магниторезисторы. Магниторезисторы используются в качестве преобразователей магнитного поля, что позволяет питать обмотку возбуждения от источника постоянного тока. Использование источника постоянного тока позволяет избежать потерь и помех, обусловленных влиянием токов Фуко и изготавливать магнитопровод магнитоупругого преобразователя монолитным.

Для измерения крутящего момента и осевого усилия магнитопровод преобразователя необходимо установить с зазором по отношению к валу, в соответствии с фиг.2. На фиг.2. показаны проекции полюсов магнитопровода на поверхность вала. Магниторезисторы, установленные на полюсах A, B, C, D и E, F, K, L, включены в мостовые схемы в соответствии с фиг.3, на которой представлена функциональная схема устройства. При отсутствии механических напряжений материал вала является изотропным, что приводит к симметричному распределению магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения между полюсами A, B, C, D и E, F, K, L, в результате чего магниторезисторные мосты остаются уравновешенными и сигнал на выходе устройства равен нулю. Под воздействием крутящего момента появляются касательные механические напряжения растяжения и сжатия, приводящие к возникновению магнитной анизотропии, которая в свою очередь приводит к изменению магнитной проницаемости на участках вала между полюсами EF и KL. Изменение магнитной проницаемости приводит к перераспределению магнитного потока, под воздействием которого магниторезистивный мост EFKL перестает быть уравновешенным и на выходе моста появляется ЭДС, пропорциональная величине приложенного крутящего момента. Под воздействием осевого усилия появляются нормальные напряжения растяжения и сжатия, под воздействием которых материал вала становится магнитоанизотропным. В данном случае магнитная анизотропия приводит к изменению магнитной проницаемости на участках вала между полюсами АВ и CD. Изменение магнитной проницаемости приводит к перераспределению магнитного потока возбуждения, под воздействием которого магниторезистивный мост ABCD перестает быть уравновешенным и на выходе моста появляется ЭДС, пропорциональная величине приложенного осевого усилия.

Устройство для измерения крутящего момента и осевого усилия во вращающихся валах содержит источник постоянного тока 1, подключенный к обмотке возбуждения, расположенной на полюсе М, и магниторезистивным мостам 2 (EFKL), 3 (ABCD), выходы которых подключены к дифференциальным усилителям 4, 5, при помощи которых устраняются помехи, наводимые в кабеле, выходы дифференциальных усилителей 4, 5 подключены к входам фильтров верхних частот 6 и 7, предназначенных для устранения высокочастотных помех. Устройство работает следующим образом. Под воздействием механических напряжений от осевого усилия и крутящего момента на выходах магниторезистивных мостов 3 (ABCD) и 2 (EFKL) появляются ЭДС, пропорциональные осевому усилию и крутящему моменту соответственно. Сигналы с магниторезистивных мостов 2, 3 через дифференциальные усилители 4, 5 поступают на входы фильтров верхних частот 6 и 7, выходы которых подключены к измерительным приборам 8 и 9.

Устройство для измерения крутящего момента и осевых усилий во вращающихся валах, содержащее магнитоупругий преобразователь, установленный с зазором по отношению к валу, источник постоянного тока, выход которого подключен к обмотке возбужения и магниторезисторным мостам ABCD и EFKL, выходы которых через дифференциальные усилители и фильтры верхних частот подключены к измерительным приборам, отличающееся тем, что для измерения крутящего момента и осевого усилия во вращающихся валах используется магнитоупругий преобразователь с монолитным сердечником, состоящим из девяти вертикальных полюсов (А, В, С, D, Е, F, К, L, М) и общего основания, магнитопровод изготовлен таким образом, чтобы проекции полюсов А, В, С, D и Е, F, К, L на поверхность вала образовывали квадраты, в центре которых находится полюс М, на поверхности полюсов А, В, С, D, Е, F, К, L установлены магниторезисторы, образующие магниторезисторные мосты ABCD и EFKL, на полюсе М установлена обмотка возбуждения.



 

Похожие патенты:

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 вала рулевого колеса, скорости и положения ротора в системе управления электромеханическим усилителем руля.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения крутящего момента. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента электродвигателя. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения электромагнитного момента погружных асинхронных двигателей, применяемых в нефтяной и газовой промышленности.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации нагрузок, в частности крутящего момента, изгибающего момента и осевого усилия, на вращающихся деталях, таких как валы, шпиндели или цапфы.

Изобретение относится к составным узлам электромеханического усилителя руля (ЭМУР), предназначенного для снижения усилия на руле, в частности, при маневрах на малых скоростях и повороте колес на неподвижном автомобиле.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля крутящего момента на валу электродвигателя. .

Изобретение относится к измерительной технике

Настоящее изобретение относится к устройствам для измерения крутящего момента, передаваемого валом двигателя, например валом газотурбинного двигателя самолета. Изобретение относится к устройству для измерения крутящего момента, содержащему: вал (12) отбора мощности для передачи крутящего момента вращения вокруг оси (A) вала отбора мощности; первое колесо (18), содержащее угловые метки, причем упомянутое колесо прикреплено к валу отбора мощности; опорный вал (20), содержащий второе колесо с угловыми метками; и датчик (26), расположенный напротив, по меньшей мере, одного из колес с возможностью определения крутящего момента, передаваемого валом отбора мощности, согласно изобретению первое колесо (18) содержит первую и вторую последовательности угловых меток; и второе колесо (22) содержит третью и четвертую последовательности угловых меток, причем метки первой и третьей последовательностей взаимно параллельны, а метки второй и четвертой последовательностей взаимно параллельны и расположены под углом относительно первой осевой плоскости, содержащей ось (A), причем метки первой последовательности расположены под углом относительно меток второй последовательности, посредством чего сигнал, выдаваемый упомянутым датчиком (26), также характеризует температуру вала (12) отбора мощности. Технический результат - создание устройства для измерения крутящего момента, передаваемого валом отбора мощности, упрощение конструкции, уменьшение веса и стоимости. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения тормозного момента от действия вихревых токов и гистерезиса в роторных механизмах на электромагнитных опорах. Устройство содержит статор и ротор осевого или радиального активного электромагнитного подшипника, при этом ротор вращается в подшипниках приводным двигателем. Дополнительно оно снабжено дополнительными подшипниками, позволяющими статору поворачиваться вокруг оси вращения и перемещаться по оси регулировочными винтами в пределах воздушных зазоров, и цапфами, соединенными с динамометрами растяжения и (или) сжатия. Технический результат заключается в упрощении устройства и повышении точности измерений. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизированного определения величины момента, создаваемого различными пружинами, и контроля качества этапов технологического процесса их изготовления. Устройство включает в себя стенд, выходной вал которого соединен с зажимом внутреннего конца испытуемой пружины, зажим наружного конца испытуемой пружины, связанный с входным валом стенда, соединенным в свою очередь через редуктор с электродвигателем, который подключен к выходу блока управления приводом, блок реверсирования, счетчик импульсов, вход которого связан с выходом датчика угла, а информационный выход с дешифратором конца измерения, компаратор, вход которого подключен к фотоприемнику, связанному с источником света через зеркало оптической системы, интегратор, выход которого связан со входом аналого-запоминающего блока, выход которого соединен с входом блока управления током, информационный выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, информационный выход которого соединен с входом регистратора, а запускающий выход - с запускающим входом регистратора. Также оно включает регулировочное устройство, коромысло, подвижный балансировочный груз, тяговую обмотку электромагнита, подключенную к управляющим выходам блока управления током, сердечник электромагнита, установленный на первом плече коромысла, которое жестко закреплено на выходном валу стенда, а на втором плече коромысла установлено зеркало оптической системы и подвижный балансировочный груз, механически соединенный с регулировочным устройством, ключ, блок запуска измерения, узел сцепления, который связывает входной вал датчика угла с входным валом стенда, а его управляющий вход подсоединен к управляющему входу ключа. Технический результат заключается в повышении точности измерений момента, создаваемого пружиной, расширении диапазона измеряемых моментов, а также увеличении производительности. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может быть использовано в системах управления с обратной связью для управления сгоранием в двигателях внутреннего сгорания. Система (10) двигателя внутреннего сгорания содержит многоцилиндровый двигатель (12), нагрузку (14), соединенную с двигателем посредством коленчатого вала (16), магнитный датчик (24) крутящего момента, расположенный между двигателем (12) и нагрузкой (14) и управляющий модуль (26). Магнитный датчик (24) крутящего момента выполнен с возможностью прямого измерения крутящего момента двигателя (12) и формирования выходного сигнала (28) крутящего момента, указывающего крутящий момент двигателя (12). Управляющий модуль (26) соединен для взаимодействия с магнитным датчиком (24) крутящего момента. Управляющий модуль (26) содержит модуль (30) сбора данных, выполненный с возможностью приема сигнала (28) крутящего момента и формирования одного или более выходных сигналов (32, 34, 36, 38), соответствующих одному или более параметрам сгорания, на основе сигнала (28) крутящего момента. Модуль (30) сбора данных содержит фильтр высоких частот для формирования выходного сигнала детонации, выполненный с возможностью приема сигнала крутящего момента и формирования выходного сигнала детонации, соответствующего цилиндру двигателя из множества цилиндров (20) двигателя (12). Управляющий модуль (26) выполнен с возможностью управления одним или более управляющими параметрами двигателя (12) на основе одного или более параметров сгорания для управления сгоранием в каждом цилиндре двигателя (12). Раскрыт вариант выполнения системы. Технический результат заключается в повышении точности управления параметрами двигателя. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, может быть использовано на тепловых электростанциях (ТЭС) на энергетическом оборудовании, имеющем открытые участки валопровода, и предназначено для измерения угла закрутки валопровода с возможностью пересчета данного угла в единицы мощности, передаваемые данным валопроводом. Устройство для измерения величины закрутки вала включает индукторы на валу, датчики на статорной части, генерирующие импульсный электрический сигнал при прохождении индуктора под датчиком в процессе вращения вала, и контроллер, фиксирующий время прихода каждого импульса в виде сигналов от датчиков. Индукторы установлены в торцевых сечениях вала и расположены по два диаметрально противоположно в плоскости, проходящей через ось вращения вала. Индукционные датчики расположены в статорной части напротив каждого индуктора. Перед одним из индукторов в торцевом сечении вала установлен дополнительный индуктор для получения метки синхронизации при вращении вала. Величина угла закрутки вала φ определяется по соответствующему соотношению. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения величины закрутки вала. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля крутящего момента на вращающих валах машин и механизмов. Устройство содержит ротор с размещенными на нем тензомостом, преобразователем напряжения в частоту, выпрямителем-стабилизатором, вращающей обмоткой трансформатора, вращающей пластиной конденсатора емкостной связи и статор с первой неподвижной пластиной конденсатора емкостной связи, усилитель импульсов, входом через конденсатор емкостной связи подключенный к преобразователю напряжения в частоту, неподвижную обмотку трансформатора и электронного блока обработки информации, с модулем измерения крутящего момента, преобразователь напряжения в частоту и усилитель импульсов электрически соединены между собой общей массой. Выход усилителя подключен ко входу модуля измерения крутящего момента. Конденсатор емкостной связи выполнен переменной емкости, причем емкость конденсатора связи изменяется в зависимости от угла поворота ротора относительно статора несколько раз за один оборот ротора от минимального до максимального значения, первая неподвижная пластина конденсатора связи через первый детектор подключена ко входу модуля измерения частоты вращения блока обработки информации, конденсатор связи выполнен дифференциальным, вторая неподвижная пластина которого подключена ко входу второго детектора, а электронный блок обработки информации снабжен модулем определения направления вращения, первым входом подключенного к выходу первого детектора, а вторым входом к выходу второго детектора. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет возможности измерения направления вращения. 3 ил.

Изобретения относятся к измерительной технике и могут быть использованы для измерения крутящего момента и угловой скорости вращающегося вала. Способ содержит этапы генерации первого и второго аналоговых сигналов с помощью датчика, генерирующего сигнал при прохождении перед ним зуба одного или нескольких колес, снабженных зубьями и закрепленных на валу, при этом второй аналоговый сигнал сдвинут во времени относительно первого сигнала и имеет длительность, равную длительности первого аналогового сигнала, преобразования первого и второго сигналов в первый и второй цифровой сигналы. Также он содержит этап корреляции первого и второго цифровых сигналов, и затем вычисляют промежуток времени между двумя прохождениями зубьев посредством интерполяции функции взаимной корреляции с помощью метода наименьших квадратов. Устройство содержит одно или несколько колес, снабженных зубьями, причем каждое колесо жестко соединено с одной точкой вала, датчик, выполненный с возможностью преобразовывать прохождение каждого зуба перед ним в импульсы аналогового сигнала, аналого-цифровой преобразователь, выполненный с возможностью преобразовывать выдаваемый датчиком аналоговый сигнал в цифровой сигнал, вычислительный блок, предназначенный для вычисления функции взаимной корреляции двух цифровых сигналов, выдаваемых аналого-цифровым преобразователем, и вычисления промежутка времени между двумя импульсами аналогового сигнала исходя из функции взаимной корреляции. Технический результат заключается в повышении точности и надежности измерений. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к системе датчиков для измерения крутящего момента и валу, снабженному системой датчиков. Система датчиков содержит датчик крутящего момента, который расположен на каретке с электроприводом, датчик расстояния, который расположен на той же каретке и выполнен с возможностью измерения расстояния до объекта, у которого должен быть определен крутящий момент. При этом блок управления соединен с датчиком расстояния и соединен с кареткой для вывода сигнала управления, и который предназначен для определения сигнала управления на базе сигнала о расстоянии, подаваемого датчиком расстояния. Сигнал управления представляет собой смещение датчика крутящего момента посредством каретки с электроприводом на величину, на которую подводится датчик крутящего момента на заданное расстояние до объекта. Вал имеет, по меньшей мере, один участок, который содержит, по меньшей мере, одну систему датчиков для измерения крутящего момента, раскрытую ранее. Технический результат заключается в повышении точности измерений, обеспечении защиты датчика от повреждений. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники. Отличительной особенностью заявленного автоматизированного измерителя выходных характеристик спиральных пружин является то, что в него введены шаговый двигатель, выходной вал которого соединен с входным валом измерительного блока, который установлен на опоре, модуль управления шаговым двигателем, второй электромагнит с сердечником, расположенным симметрично и перевернуто первому на втором конце коромысла, причем тяговые обмотки второго и первого электромагнитов соединены последовательно, в центре симметрии которого установлено зеркало оптической системы, модуль управления процессом контроля, входная шина которого соединена с выходной шиной регистратора, выход которого подключен к первому входу модуля управления процессом контроля, второй вход связан с выходом компаратора, а первый выход подключен к управляющему входу ключа, второй выход подключен к установочному входу интегратора, третий выход соединен с установочным входом аналого-запоминающего блока, четвертый выход подключен к запускающему входу аналого-цифрового преобразователя. Техническим результатом является повышение эффективности работы. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх