Способ определения крутящего момента на вращающемся валу

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к методам измерения вращающего момента на валах, вращающихся относительно неподвижного основания. Способ включает размещение на нем измерительных колес с угловыми метками и измерение времени их прохождения относительно неподвижных датчиков. Второе измерительное колесо закрепляют на участке того же вала со смещением относительно первого в направлении продольной оси. Фиксируют отметки времени прохождения меток относительно каждого из датчиков. Вращающий момент на валу определяют по изменению времени между прохождением меток относительно каждого из датчиков, согласно математической зависимости. Технический результат заключается в упрощении конструктивно-технологической реализации способа. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к методам измерения параметров, в частности вращающего момента, на валах, вращающихся относительно неподвижного основания.

Известен способ определения крутящего момента на вращающемся валу, реализуемый устройством для измерения угла закручивания вращающегося вала (пат. 1795312 SU), включающем размещение на нем измерительных колес с угловыми метками и измерение времени их прохождения относительно неподвижных датчиков, а измерения угла закручивания вращающегося вала обеспечивается электронным преобразователем в виде усилителя-ограничителя.

Недостатком известного способа является сложность электронного преобразователя и погрешность, обусловленная значительным количеством преобразований сигналов от датчиков.

Известен также способ для измерения крутящего момента, реализуемый устройством для измерения крутящего момента (двигателя внутреннего сгорания), содержащем вал, диск и упругий элемент, в котором маховик жестко соединен с ведущим диском, в котором запрессованный подшипник является опорой для одного из концов ведомого вала, другой конец которого закреплен в подшипниковой опоре, упругий элемент выполнен в виде прямоугольной газонаполненной рамки, расположенной между наружным, жестко соединенным с ведущим диском, и внутренним, жестко соединенным с ведомым валом, квадратными кожухами, первое зубчатое измерительное колесо жестко соединено с внешней стороной наружного квадратного кожуха, а второе зубчатое измерительное колесо - с ведомым валом, напротив которых расположены соответственно два индукционных датчика, закрепленных на кожухе маховика и электрически соединенных с фазометром (пат. RU 39949 U1, 20.08.2004 г.).

Недостатком известного способа является сложность конструкции, требующей использования дополнительного упругого элемента и его кинематической связи.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ измерения крутящего момента, реализуемый устройством для измерения крутящего момента, передаваемого валом отбора мощности, содержащее вал отбора мощности для передачи крутящего момента вращения вокруг оси; первое колесо, содержащее угловые метки, причем первое колесо прикреплено к валу отбора мощности; опорный вал, имеющий первый конец, прикрепленный к одному концу вала отбора мощности, и свободный второй конец, который содержит второе колесо с угловыми метками, которое расположено на той же оси, что и первое колесо; и датчик, расположенный напротив, по меньшей, мере, одного из колес и предназначенный для обеспечения сигнала, представляющего собой угловое изменение (Δх, Δу) между первым и вторым колесами, причем сигнал предназначен для передачи в вычислительный элемент и для определения крутящего момента, передаваемого валом отбора мощности, на основе сигнала датчика; отличающееся тем, что первое колесо включает в себя первую и вторую последовательности угловых меток; и второе колесо включает в себя третью и четвертую последовательности угловых меток, причем метки первой и третьей последовательностей взаимно параллельны, а метки второй и четвертой последовательностей взаимно параллельны и наклонены относительно первой осевой плоскости, содержащей ось вала отбора мощности, при этом метки первой последовательности наклонены относительно меток второй последовательности, посредством чего сигнал датчика характеризует также температуру вала отбора мощности (Пат. 2497087 РФ, МПК G01L 3/10, 27.10.2013). Таким образом, способ-прототип для определения крутящего момента на вращающемся валу включает размещение на валу нескольких измерительных колес с угловыми метками и измерение времени их прохождения относительно неподвижных датчиков.

Недостатком принятого за прототип способа является сложность конструктивно-технологической реализации, требующий наличия двух соосных валов.

Задача, решаемая предполагаемым изобретением - упрощение измерительных операций при определении крутящего момента на вращающемся валу.

Технический результат - упрощение конструктивно-технологической реализации способа.

Указанный технический результат достигается способом определения крутящего момента на вращающемся валу, включающим размещение на нем измерительных колес с угловыми метками и измерение времени их прохождения относительно неподвижных датчиков, отличающийся тем, что второе измерительное колесо закрепляют на участке того же вала со смещением относительно первого в направлении продольной оси, и фиксируют отметки времени прохождения меток относительно каждого из датчиков, а вращающий момент на валу определяют по изменению времени между прохождением меток относительно каждого из датчиков, согласно математической зависимости, представленной в формуле изобретения.

Изобретение поясняется рисунками, где на фиг. 1 представлена схема размещения датчиков, на фиг. 2 - запись импульсов от каждого из датчиков при вращении вала без крутящего момента, а на фиг. 3 - запись импульсов от каждого из датчиков при наличии измеряемого крутящего момента на валу.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

На участке вращающегося вала 1 устанавливают по крайней мере два смещенных в направлении продольной оси вала индикаторных колеса 2 и 3 с угловыми метками 4, взаимодействующими с неподвижно закрепленными вблизи каждого из колес бесконтактными датчиками 5 и 6 (фиг. 1), например, индукционного типа. Импульсы 9 отметок времени на линии (осциллограмме) 7 соответствуют датчику 5 первого измерительного колеса 2, а на линии 8 - датчику 6 второго измерительного колеса 3 (фиг. 2 и 3).

При вращении вала измеряют моменты времени прохождения меток 4 измерительных колес 2 и 3 относительно своих неподвижных датчиков 5 и 6 и фиксируют изменение времени импульсов 9 на линиях 7 и 8 (фиг. 2) прохождения меток 4 относительно каждого из датчиков 5 и 6, меняющееся при изменении вращающего момента на валу вследствие его закручивания вокруг продольной оси (фиг. 3).

Угол закручивания участка вала 1 (фиг. 1), определяющий изменение времени между прохождением меток 4 относительно каждого из датчиков 5 и 6, определяется как величиной крутящего момента (М), так и геометрическими (Jρ, ) и упругой характеристикой (G) участка вала. Отсюда измеряемую величину вращающего момента на валу определяют по изменению времени между прохождением меток относительно каждого из датчиков, согласно зависимости

где М - измеряемый крутящий момент, Нм;

G - модуль сдвига материала вала, Н/м2:

Jρ - полярный момент инерции поперечного сечения вала, м4;

τ - изменение времени между прохождением меток относительно каждого из датчиков, с;

Т- время прохождения двумя соседними метками относительно датчика первого колеса, с;

- расстояние между дисками, м;

n - количество меток на каждом измерительном колесе, шт.

Пример расчета величины крутящего момента для различных значений т.представлен в таблице.

Таким образом, за счет того, что величину вращающего момента на валу определяют по изменению времени между прохождением меток пары измерительных дисков относительно соответствующих сопряженных с каждым из них датчиков с использованием предложенной математической зависимости, обеспечивается достижение технического результата -упрощение конструктивно-технологической реализации способа.

Способ определения крутящего момента на вращающемся валу, включающий размещение на нем измерительных колес с угловыми метками и измерение времени их прохождения относительно неподвижных датчиков, отличающийся тем, что второе измерительное колесо закрепляют на участке того же вала со смещением относительно первого в направлении продольной оси и фиксируют отметки времени прохождения меток относительно каждого из датчиков, а вращающий момент на валу определяют по изменению времени между прохождением меток относительно каждого из датчиков, согласно зависимости

где М- измеряемый крутящий момент, Н⋅м;

τ - изменение времени между прохождением меток относительно каждого из датчиков, с;

G - модуль сдвига материала вала, Н/м2;

Jρ - полярный момент инерции поперечного сечения вала, м4;

Т- время прохождения меток относительно датчика первого колеса, с;

- расстояние между дисками, м;

n - количество меток на каждом измерительном колесе, шт.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизированного определения величины момента, создаваемого плоской спиральной пружиной или торсионом с неограниченным углом закрутки.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизированного определения величины момента, создаваемого плоской спиральной пружиной или торсионом с неограниченным углом закрутки.

Изобретение относится к системе стеклоочистителя. Система включает в себя узел стеклоочистителя, датчик влажности оконного стекла, датчик крутящего момента стеклоочистителя и модуль управления.

Изобретение относится к системе стеклоочистителя. Система включает в себя узел стеклоочистителя, датчик влажности оконного стекла, датчик крутящего момента стеклоочистителя и модуль управления.

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено в качестве способа измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора. Новый способ основан на измерении угла взаимного разворота концов базового участка упругого вала под действием крутящего момента с помощью оптико-электронного преобразователя, состоящего из источника излучения и фотоприемного устройства, формирующего электрические импульсы, и позволяет измерить как крутящий момент, определяемый по длительности импульсов, формируемых фотоприемным устройством, так и частоту вращения ротора двигателя, определяемую по периоду следования данных импульсов.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизированного определения величины момента, создаваемого плоской спиральной пружиной или торсионом с неограниченным углом закрутки.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества этапов технологического процесса изготовления пружин. Автоматизированный измеритель выходных характеристик спиральных пружин отличается тем, что в него введен шаговый двигатель 20, выходной вал 21 которого соединен с входным валом 5 измерительного блока, который установлен на опоре 25, модуль 19 управления шаговым двигателем 20, модуль 18 управления процессом контроля, входная шина которого соединена с выходной шиной регистратора 9, выход которого подключен к первому входу модуля 18 управления процессом контроля, второй вход связан с выходом компаратора 12, а первый выход подключен к управляющему входу ключа 16, второй выход подключен к установочному входу интегратора 17, третий выход соединен с установочным входом аналого-запоминающего блока 10, четвертый выход подключен к запускающему входу аналого-цифрового преобразователя 8, а выходная шина связана с входной шиной модуля 19 управления шаговым двигателем, выходная шина которого соединена с входной шиной шагового двигателя 20.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам измерения крутящего момента, передаваемого валом двигателя, а именно к средствам и методам калибровки измерителя крутящего момента.

Предложен магнитоупругий датчик (1) крутящего момента. Отличительной особенностью изобретения является то, что торцевые плоскости 17 приемных катушек той пары приемных катушек, соединительная линия которых проходит параллельно оси R вращения вала 3, должны лежать в той же плоскости, что и торцевая плоскость 15 передающей катушки.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для регистрации крутящего момента статически и динамически нагруженных узлов при вращательном и возвратно-вращательном движениях активных и пассивных органов машин и механизмов.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к методам измерения вращающего момента на валах, вращающихся относительно неподвижного основания. Способ включает размещение на нем измерительных колес с угловыми метками и измерение времени их прохождения относительно неподвижных датчиков. Второе измерительное колесо закрепляют на участке того же вала со смещением относительно первого в направлении продольной оси. Фиксируют отметки времени прохождения меток относительно каждого из датчиков. Вращающий момент на валу определяют по изменению времени между прохождением меток относительно каждого из датчиков, согласно математической зависимости. Технический результат заключается в упрощении конструктивно-технологической реализации способа. 3 ил., 1 табл.

Наверх