Способ определения крутящего момента от газовых сил

Авторы патента:

Карчевский Александр Михайлович (RU)

G01L3 - Способы и устройства общего назначения для измерения моментов, работы, мощности и механического коэффициента полезного действия (КПД)

Владельцы патента RU 2476840:

Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения крутящего момента от газовых сил в объемных машинах. Способ заключается в том, что удерживают приводной вал от вращения при помощи тормоза с постоянным тормозным моментом, создают давление газа в объемной машине, прикладывают к валу объемной машины момент внешних сил, действующий против момента газовых сил, и увеличивают его до тех пор, пока вал не стронется с места. Затем измеряют величину силы, приложенную к валу в момент страгивания объемной машины, и прикладывают момент внешних сил в противоположном направлении, увеличивают его, пока вал не стронется с места, и также измеряют величину силы в момент страгивания, а крутящий момент от газовых сил определяют как произведение разницы измеренных величин и половины плеча приложения внешней силы. Технический результат заключается в повышении точности определения крутящего момента путем учета потерь на трение в механических узлах объемной машины. 2 ил.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано для определения крутящего момента от газовых сил в объемных машинах.

Известны способы определения крутящего момента машин и механизмов, в которых удерживают приводной вал от вращения при помощи тормоза и определяют суммарный осредненный по углу поворота вала машины крутящий момент данной машины (RU 2052775 C1, опубл. 20.01.1996).

Недостатком известного способа является невозможность определить вклад различных факторов в формирование величины крутящего момента, в частности потерь на трение.

Наиболее близким к предложенному является способ определения крутящего момента в объемной машине, заключающийся в том, что сначала измеряется крутящий момент M₁ на валу с нагрузкой. Затем измеряется крутящий момент М₂ на валу машины без нагрузки. В обоих случаях крутящий момент определяется путем измерения мгновенной величины силы тока, потребляемого электродвигателем. Для точного определения крутящего момента вычисляется разность (M₁-М₂) (JP 2000145667, опубл. 26.05.2005). Данный способ позволяет определить зависимость крутящего момента от угла поворота вала, а также учесть потери на трение в приводе компрессора.

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет учесть потери на трение в механических узлах объемной машины.

Техническим результатом является повышение точности определения крутящего момента путем учета потерь на трение в механических узлах объемной машины.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе определения крутящего момента от газовых сил в объемной машине, заключающемся в том, что удерживают приводной вал от вращения при помощи тормоза с постоянным тормозным моментом, создают давление газа в объемной машине, прикладывают к валу объемной машины момент внешних сил, действующий против момента газовых сил, и увеличивают его до тех пор, пока вал не стронется с места, измеряют величину силы, приложенную к валу в момент страгивания объемной машины, затем прикладывают момент внешних сил в противоположном направлении и увеличивают его, пока вал не стронется с места, также измеряют величину силы в момент страгивания, а крутящий момент от газовых сил определяют как произведение разницы измеренных величин и половины плеча приложения внешней силы.

Момент газовых сил М_гс выражается через силы F₊ и F_- следующим образом:

М₊+М_гс=М_тр и М_--М_гс=М_тр, значит

М_гс=(М_--М₊)/2,

но М_-=F_-*r и М₊=F₊*r.

Отсюда М_гс=(F_--F₊)*r/2, где

М_тр - момент сил трения покоя;

М_гс - момент газовых сил;

М₊ - момент от внешней силы, приложенный в направлении действия М_гс;

М_- - момент от внешней силы, приложенный против действия М_гс;

F₊ - внешняя сила, создающая момент М₊;

r - плечо приложения внешней силы;

F_- - внешняя сила, создающая момент М₊.

Определение крутящего момента от газовых сил повторяют для различных угловых положений приводного вала объемной машины. В результате получают зависимость крутящего момента от газовых сил от угла поворота вала, не искаженную влиянием сил трения в механических узлах машины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1(а) схематично изображен экспериментальный стенд (вид сверху);

- на фиг.1(б) схематично изображен экспериментальный стенд (вид спереди);

- на фиг.2 схематично изображен фрагмент экспериментального стенда (сечение А-А на фиг.1(а)).

На чертежах обозначены:

1 - стойка;

2 - динамометр;

3 - тормозные колодки;

4 - шпильки;

5 - стальная упругая скоба;

6 - нагнетательный штуцер;

7 - спиральная машина;

8 - тяга;

9 - монтажный стол;

10 - устройство «болт-гайка»;

11 - отверстия;

12 - кронштейн;

13, 14 - винты;

15 - стальной шкив:

16 - отверстия с резьбой.

Способ определения крутящего момента осуществляют следующим образом.

Спиральная машина 7 экспериментального стенда (фиг.1(а), (б)) закрепляется фланцем при помощи болтов на стойке 1, которая установлена на монтажном столе 9. Нагнетательный штуцер 6 спиральной машины 7 соединяется с сетью сжатого воздуха при помощи резиновых шлангов (на чертежах не показаны). Давление подаваемого воздуха измеряется при помощи манометра и регулируется при помощи регулировочного вентиля (на чертежах не показаны).

На валу спиральной машины 7 жестко устанавливается стальной шкив 15. Он выполнен ступенчатым и имеет боковую поверхность переменного диаметра. На боковой поверхности меньшего диаметра с равным шагом выполнены отверстия 16 с резьбой, в которые, в зависимости от положения шкива 15, поочередно вворачивается винт 14 для крепления тяги 8, используемой для приложения внешней силы. На одной образующей с отверстиями 16 на равном расстоянии от них выполнены отверстия 11. На стенке стойки 1 устанавливается кронштейн 12, имеющий сквозное отверстие с резьбой, в которое вворачивается винт 13, позволяющий совместно с отверстиями 11 точно позиционировать вал спиральной машины 7 по углу поворота. Боковая поверхность большего диаметра шкива 15 отшлифовывается. К боковой поверхности шкива 15 большего диаметра по поверхности торможения прилегают тормозные колодки 3. Тормозные колодки 3 выполняются из композиционного материала с высокими фрикционными свойствами и закрепляются на стальной упругой скобе 5. Скоба 5 закрепляется на монтажном столе 9. Скоба 5 с тормозными колодками 3 стягивается шпильками 4, что позволяет прижимать колодки 3 к боковой поверхности шкива 15 с определенным усилием торможения.

По обе стороны от тормоза на стенке стойки симметрично устанавливают два натяжных устройства 10 «болт-гайка». Вращением болта 10 прикладывают внешнюю силу, создающую, в свою очередь, крутящий момент. Между болтом 10 и тягой 8 приложения внешней силы для измерения этой силы устанавливают динамометр 2.

На вал объемной машины насаживают тормоз с возможностью регулировки усилия торможения и стабильным коэффициентом трения. На нагнетание объемной машины подают сжатый воздух, при этом вал машины удерживают от вращения при помощи тормоза с постоянным усилием торможения. Затем на плече r к валу объемной машины через динамометр 2 прилагают силу, создающую крутящий момент, совпадающий по направлению с моментом газовых сил М_гс. Эту внешнюю силу постепенно увеличивают до тех пор, пока вал объемной машины не начнет вращаться. Силу, приложенную к валу в момент ее страгивания F₊, измеряют. Затем, не изменяя усилия торможения, при том же давлении воздуха, подаваемого на нагнетание объемной машины, и при том же угловом положении вала на плече r к валу прилагают внешнюю силу, направленную в противоположную сторону. Данную силу также постепенно увеличивают до тех пор, пока не произойдет страгивание. В этот момент силу F_- измеряют.

Момент газовых сил определяют по выражению:

М_гс=(F_--F₊)·r/2

Способ определения крутящего момента от газовых сил в объемной машине, заключающийся в том, что удерживают приводной вал от вращения при помощи тормоза с постоянным тормозным моментом, создают давление газа в объемной машине, прикладывают к валу объемной машины момент внешних сил, действующий против момента газовых сил, и увеличивают его до тех пор, пока вал не стронется с места, измеряют величину силы, приложенную к валу в момент страгивания объемной машины, затем прикладывают момент внешних сил в противоположном направлении и увеличивают его, пока вал не стронется с места, также измеряют величину силы в момент страгивания, а крутящий момент от газовых сил определяют как произведение разницы измеренных величин и половины плеча приложения внешней силы.

Изобретение относится к области испытаний и технической диагностики двигателей внутреннего сгорания в отсутствии тормозных устройств, в частности к способам оценки технического состояния двигателей внутреннего сгорания (ДВС) по значению мощности механических потерь (Nмex), и может быть использовано для контроля и диагностирования ДВС в процессе их изготовления, обкатки, технического обслуживания и ремонта.

Устройство для определения энергетических параметров электродвигателя и относительной энергоемкости выполненной им работы // 2449251

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вращающего момента, скорости вращения, потребляемой энергии электродвигателей.

Датчик для измерения параметров вращающегося вала // 2436052

Изобретение относится к измерительной технике и применяется для определения параметров вращающегося вала. .

Устройство для бесконтактного измерения крутящего момента // 2428666

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ измерения крутящего момента срабатывания предохранительной муфты приводного контура машины и устройство для его осуществления // 2428665

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для контроля срабатывания предохранительных муфт в составе приводных контуров машин. .

Способ определения мощностных характеристик вращающихся механизмов и всех типов двигателей, в том числе и двигателя внутреннего сгорания // 2427809

Изобретение относится к области диагностики вращающихся механизмов и двигателей различных типов, в том числе и двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано, в частности, для определения остаточного ресурса двигателей или оценки технического состояния в эксплуатационных условиях, а также в процессе изготовления или ремонта, а именно к методу для определения основных параметров двигателя.

Способ контроля мощности двигателя транспортного средства и способ работы бортового компьютера автомобиля // 2422787

Способ отбора пробы материала, устройство для его осуществления, дифференциальный выдвижной шпиндель и устройство телескопическое для передачи момента // 2413189

Стенд для контроля пружин кручения // 2395064

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в машиностроении для проверки крутящих моментов пружин кручения на заданных углах поворота.

Системы и способы регулирования устойчивости инерционного испытательного стенда с гидравлическим тормозом // 2483231

Устройство для измерения крутящего момента, передаваемого валом отбора мощности // 2497087

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.

Устройство для измерения крутящего момента // 2498243

Изобретение относится к силоизмерительной технике, может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу и решает задачу измерения крутящего момента, передающегося от одного вала к другому, даже при наличии осевого смещения. Заявленное устройство для измерения крутящего момента содержит корпус, тензорезисторы, токосъемник, ведущий и ведомый валы, при этом ведущий вал через шарнир равных угловых скоростей соединен с корпусом, что позволяет измерять крутящий момент при осевом смещении валов, корпус связан с ведомым валом через сменные балки равного сопротивления изгибу с закрепленными на них тензодатчиками и имеющими наконечники сферической формы для снижения силы трения в месте контакта балки и корпуса. Технический результат, достигаемый от реализации заявленного изобретения, заключается в возможности изменять диапазон измеряемых усилий за счет замены балок равного сопротивления изгибу, также в возможности измерения крутящего момента, передающегося от одного вала к другому, даже при наличии осевого смещения, и в универсальности применения, упрощении конструкции. 1 ил.

Устройство для измерения момента сопротивления от сил "магнитного трения" в неконтактных подвесах // 2498244

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.

Устройство для измерения вращающего момента // 2499984

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения вращающих моментов на валу электродвигателей, преимущественно не допускающих дополнительного воздействия во время работы на вращающуюся часть, например электродвигателей гироскопов. Техническим результатом является повышение точности измерений моментов. Устройство для измерения вращающего момента содержит корпус, чувствительный элемент, установленный в корпусе на упругих опорах, первый датчик углового положения чувствительного элемента, успокоитель и элементы крепления электродвигателя. В устройство введены второй датчик углового положения чувствительного элемента, второй усилитель постоянного тока. Успокоитель выполнен на первом и втором датчиках угловой скорости чувствительного элемента, третьем усилителе постоянного тока и преобразователе тока во вращающий момент. Усилители используются в режиме усилителей тока. Первый и второй датчики углового положения чувствительного элемента расположены симметрично и включены последовательно-согласно один относительно другого. Датчики скорости чувствительного элемента расположены симметрично и соединены последовательно-согласно один относительно другого с входом третьего усилителя постоянного тока. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Автоматизированный стенд контроля выходных характеристик спиральных пружин // 2526553

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.

Система управления с обратной связью для управления сгоранием в двигателях // 2529983

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.

Устройство для измерения кручения вращающегося вала // 2531055

Устройство содержит генератор (27) лазерного луча, первый поляризующий фильтр (29) и второй поляризующий фильтр (31), закрепленные на валу и расположенные на расстоянии друг от друга, и приемник (33) лазерного излучения. Лазерный луч, излучаемый генератором, проходит через оба фильтра к приемнику. Отражательная система установлена вблизи второго фильтра (31) для отражения луча, который прошел через этот фильтр, и возвращения луча параллельно самому себе к приемнику. Отражательная система содержит зеркало в форме усеченного конуса с углом 45°. Один из фильтров (29) содержит кольцо, в котором чередуются поляризующие зоны и неполяризующие зоны с образованием последовательности периодических информаций, представляющих соответственно измеренное значение и опорное значение. Технический результат - создание оптического устройства для измерения кручения вращающегося вала. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ определения механического к.п.д. двигателя внутреннего сгорания // 2539907

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для диагностирования двигателей внутреннего сгорания. Способ реализуется с учетом того, что у двигателя, переведенного на холостой ход с сохранением номинальных оборотов и цикловых подач, количество подач пропорционально величине механических потерь энергии в нем, а общее число подач на номинальном режиме - индикаторной мощности. Находится число пропущенных подач на его холостом ходу и по его отношению к общему числу подач на номинальном режиме определяется механический к.п.д. двигателя. Технический результат заключается в повышении точности определения величины механического к.п.д. и упрощении процесса испытаний.

Устройство для измерения угла закрутки вала, передающего крутящий момент // 2540938

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.