Индуктивный датчик крутящего момента

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

71 (н1) Дополнительное к авт. сана-вУ (22) Заявлено 08.06.77 (21) 2496476/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.79Бюллетень № 26

/10

Гаеударвтввнный нвнатвт

СССР ав данам нзвбрвтвннй и втнРнтнй

Дата опубликования описания 18.07.79

А. И. Свириденок, А. А. Смолян, В. B. Мешков и B. Г. Савкин (72) Автори изобретения

Институт механики металлополимерных систем

AH Белорусской CCP (И) Заявитель (54) ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК КРУТЯШЕГО

МОМЕНТА

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано при измерении крутящих моментов.

Известные индуктивные датчики кру- тящего момента, содержащие неподвижный статор и подвижный ротор, выполненный в виде цельнометаллического ступенчатогр вала с тремя ободами, на которых запрессовайы кольца из немагнитной и магнитной стали, боковые поверхности которых выполнены по всей окружности в виде зубцов, имеют ограниченный диапазон измерений и невысо кую точность, что обусловлено ограниченным углом поворота топсиона с неизмененной упругостью Pl

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является индук- тивный датчик крутящего момента, содержащий неподвижный статор и подвижный ротор, выполненный в виде трех зуб» чатых венцов, закрепленных на торсионе, связанном полумуфтами с ведущим и ведомым валами 12 .

Недостатками этого датчика также являются ограниченный диапазон измеряемых моментов и невысокая точность из-: мерения, обусловленные неизменной упругостью торсиона.

5 Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых моментов и повышение точности измерения.

Это достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве торсион выпол1 нен в виде тонкостенной втулки, на цилиндрической поверхности которой выполнена система зеркально расположенных относительно оси и середины втулки сквозных пазов, ориентированных по образующей цилиндра и под углом к ней, при этом нолумуфты связаны с торсионом с помощью разьемных колец, охватывающих торсион, и пальцев, зафиксиро20 ванных в укаэанных кольцах и полумуфтах и расположенных в сквозных пазах торсиона, а между собой полумуфты связаны винтом с различным направлением резьбы.

67387 1

40

3

На фиг. 1 показан общий вид датчика; на фиг. 2 — общий вид торсиона.

Датчик для измерения крутящего момента трения состоит из корпуса 1 с нецодвижным статором и магнитопроводом

2, вращающегося торсиона, выполненного в виде тонкостенной втулки З„на рабочей длине которой размещены магнит1 ные кольца 4, 5, 6, боковые поверхности которых выполнены .по всей окруж- 10 ности в виде зубцов. Внутри втулки 3 на винте 7 установлены две втулки 8 и 9 с правой и левой резьбой соответственно. Перемещение втулки 9 осуществляется по шлицам ведомого вала 1 О, а 15 втулки 8 - по шлицам промежуточной втулки 1 1. Закрепление и ориентация втулок 8 и 9 от радиального смещения производится концентрично расположенными с втулками двумя разъемными коль- 20 цами 12 через пальцы 13, расположенными в пазах тонкост нной втулки 3. Присоединение промежуточной втулки 11 с ведущим валом 14 осуществляется через предохранительную пальчиковую муфту 15 и фланец 16,:выполняющего роль ограничителя осевых перемещений винта 7, фиксация которого производится стопорным винтом 17..

На поверхности тонкостенной втулки

3, выполненной из упругой стали (или армированного полимерного материала), расположена система зеркально расположенных относительно оси упругих рабочих элементов 18 и 19, имеющих переменное сечение по длине втулки. Такое расположение упругих рабочих элементов обуславливает плавное регулируемое изменение величины упругой деформации элементов 1 9 и 1 9 в любом сечении, перпендикулярном оси втулке (на длине пазов 20). Размеры упругих элементов, в частности размер Д,, выбираются в зависимости от воспринимаемого и передаваемого момента с необходимой точностью. Поверхность рабочих элементов ограничена сквозными пазами 20, а также контурными пазами 21, внутри которых расположены предохранительные элементы 22, предохраняющие датчик в случае превышения максимально передаваемого момента. Величина паза

20 предохранительного элемента 22 вь1бирается с учетом максимально допустимого упругого. перемещения элементов

18 и 19. Системы упругих рабочих элементов, сквозных пазов и предохранительных элементов разделены перемычкой 2 3, ра, 3M pl I кот о(юй зна и!тел)эно (в пять и более раз) бси ьше величиньt

Е. . Такое въгполнение обусласисивает практически независимое друг от пруI а упругое перемещение элементов 18 и

1 9. Угол наклона упругих рабочих элементов к образующей втулки выбирается не более 10, что определяется исходя из практических соображений, учета линейного изменения упругости материала втулки 3 и необходимости возможно более высокой точности измерения момента.

Зеркальный наклон упругих рабочих элементов в разные стороны от образующей поверхности втулки 3 предполагает возможность измерения момента трения при работе в реверсивном режиме, в том числе, в повторно-кратковременном реверсивном.

Регулирование радиального смещения упругих рабочих элементов 18 и 19 производится вращением винта 7, стопорение которого осуществляется винтом

17. Величины воспринимаемых моментов отградуированы в соответствии с осевым перемещением втулки 8 по наружной боковой поверхности промежуточной втулки 11.

Датчик работаеФ следующим образом.

Первоначально, в зависимости от величины ожидаемого момента трения втулки 8 и 9 зависимо перемещаются на требуемое расстояние по шкале, расположенной на промежуточной втулке 11.

Устанавливают. зазоры: Д (например, Г = 0,8 мм) и j< величина котороЛ

r o на порядок меньше зазора g . При

Р отсутствии крутящего момента рабочие зазоры g в правой и левой половинах

Л

I датчика равны между собой, и вследствие этого магнитные потоки и ЗДС равны, Во время испытания возникает момент трения, который через вал 10; втулку 9 и штифты 13 вызывает определенное радиальное смещение упругих рабочих элементов втулки со стороны ведомого вала. Со стороны ведущего вала 14 на упругие рабочие элементы 18 и 1 9 через втулки 1 1 и 8 действует прилагаемый крутящий момент .

Под действием момента упругие рабочие элементы тонкостенной втулки перемещаются, и кольца 4 и 6 смещаются (повертываются) относительно среднего кольца 5 в разные стороны на равные углы, что обеспечивается также точностью перемещения по винту 7 втулок 8 и 9 с правой и левой резьбой гоот673871

5 ветственно относительно средней втулки.1Иаг резьбы во втулках 8 и 9 одинаковый при различных номинальных диаметрах. Благодаря этому меняются зазоры в в левой и правой половине датчика (с

5 одной стороны зазоры увеличиваются; а с другой — уменьшаются). Составляющие магнитного потока перераспределя ются, причем большая часть проходит через половину, где зазоры уменьшают=- 10 ся. В соответствии с этим происходит также перераспределение ЭДС (с увеличением потока она увеличивается). Таким образом, изменение ЭДС происходит пропорционально зазорам (потокам или измеряемым крутящим моментам). Измерительные сигналы из магнитонровода 2 подаются через схему сравнения на электронный потенциометр, который производит запись значения измеряемого момента.20

Формула изобретения

Индуктивный датчик крутящего момента, содержащий неподвижный статор и подвижный ротор, выполненный в виде трех зубчатых венцов, закрепленных на тор6 сионе, связанном "полумуфтами с гм.лущим и ведомым валами, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью расширенйя диапазона измеряемь х момейтов и повьпиения точности измерения, в нем торсион вы- полнен в виде тонкостенной втулки, на

I цилиндрической поверхности которой выполнена система зеркально расположенных относительно-оси и середины втулки сквозных пазов, ориентированных по образующей цилиндра и под углом к ней, при этом полумуфты связаны с торсионом с помощью разъемных колец, охватывающих торсион, и пальцев, зафиксированных в указанных кольцах и полумуфтах и расположенных в сквозных пазах торсиона, а между собой полумуфты связаны винтом с различным направлением резьбы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Машина испытательная модели

CMU-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Гб. 2.779.005. ТО.

Лист 10-11, СКБ ИМИТ, 1973.

2. Агейкин Q. И.и др. Датчики контРолЯ и РегУлиРованиЯ, 1965, с. 345, фиг. Щ, 20 и Щ, 21. г.Ужгород, ул.Лроектная,4