Датчик угловой скорости

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Ресиубп н (ц993122 (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву— (5! )М. Кл.

G 01 P 3/20 (22) Заявлено 28;03. 80 (21) 2902883/18-10 е с присоединением заявки М

Гееударстееееые кеметет

СССР вв делам изобретений н втерытий (ЯВ)Приоритет(53) УДК 531.771 (688.81

Опубликовано 30.01.83. Бюллетень М

Дата опубликования описания 30.01.83

»»„ (72) Авторы изобретения

»

Л. Г. Красневский, В. Д. Жук, В. Н. Баса4аев и Т. В. Каменко

Институт проблем надежности и долговечносчъ -мдщий":::- =;";

АН Белорусской ССР (7I) Заявитель

» (54) ДАТЧИК УГЛОВОЙ СКОРОСТИ

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и,может быть использовано в качестве датчика двухимпульсного регулятора в системах автоматического управления двигателями внутреннего сгорания и трансмиссиями транспортных средств.

Известен чувствительный элемент (датчик ) двухимпульсного регулятора системы автоматического управления . двигателями, состоящий из звездочки со скошенными пазами, укрепленной на валу привода, помещенными в пазах сферическими грузами, конической тарелки корпуса датчика и выходной муф-,5 ты С1 1.

Недостатком этого чувствительного элемента является необходимость ис-. пользования дополнительного преобразователя его выходного сигнала (меха-go нического перемещения муфты ) в случае использования гидравлических или пневматических исполнительных устройств системы управления.

Известен пневматический датчик угловой скорости, содержащий струйный элемент типа солло-сопло и ротор с закрепленными на нем корректирующимиэлементами в виде четырех подпружиненных зубчатых секторов, под-. вижных в радиальном направлении относительно ротора. Зубцы секторов, имеющие специальный профиль, периодически пересекают струю при вращении ротора. Под действием центробежных сил секторы, а вместе с ними и зубцы смещаются относительно оси струйного элемента. При этом скважность импульсов изменяется как Saранее заданная функция скорости вращения и профиля зубцов (2 l

Недостатком датчика является невозможность измерения углового уско рения дополнительно и одновременно с угловой скоростью.

Цель изобретения - расширение функ циональных воэможностей датчика путем

9931

3 дополнительного измерения углового . ускорения.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике угловой скорости, со,держащем струйный элемент типа соплосопло, который взаимодействует с ротором, кинематически связанным с контролируемым валом и имеющим прорези и подпружиненные корректирующие элементы, последние выполнены lg

1 в виде поворотных заслонок, которые имеют профилированную рабочую кромку и установлены с возможностью пере" крытия упомянутых прорезей ротора, а оси поворота заслонок не совпадают с их центром тяжести и параллельны оси вращения ротора.

На фиг. 1 изображен датчик угловой скорости; на фиг. 2 - разрез А-A . на фиг.l; на фиг. 3 - график изменения выходного давления датчика; на фиг. 4 и 5 — силы, действующие на элементы датчика при равномерном и неравномерном. вращении соответственно.

Датчик угловой скорости(Фиг.! и 2)

:соСтоит из. неподвижного струйного элемента 1 типа сопло-сопло, ротора 2, кинематически связанного с контролируемым валом 3, двух одинаковых корректирующих элементов 4, подпружиненных относительно ротора посредством упругих элементов 5, например пружин растяжения. Каждый корректирующий элемент 4 выполнен в виде плоской поворотной заслонки с центром тяжести в точке И и осью

6 поворота, закрепленной на роторе параллельно его оси вращения и не сбвпадающей с центром тяжести(точка Н). Боковая поверхность 7 служит рабочей кромкой корректирующего эле; мента 4 и выполнена профилироваыной.

На роторе 2 смонтированы упоры 8 для фиксации корректирующих элементов 4 в исходном положении при неподвижном роторе. В роторе выполнены окна 45

9 в виде дугообразных прорезей.

Отруйный элемент 1 имеет входное 10 и приемное 11 сопла. Входное сопло

10 соединено с источником давления жидкости,-выходное сопло 11 - с регистрирующим устройством.

Датчик работает следующим образом.

При неподвижном вале 3 корректирующие элементы 4 перекрывают окна

9 в роторе 2, препятствуя прохождению через. них струй жидкости из сопла 10 в сопло 11.. Вследствие этого

22

4 давление в выходном сопле 11 струйного элемента 1 равно нулю при любом положении ротора 2.

При вращении вала 3 и достижении им определенной скорости, соответствующей установочному усилию упругих элементов 5, корректирующие элементы 4 под действием центробежных сил поворачиваются вокруг осей 6, приоткрывая окна 9. При прохождении открытой части окон 9 мимо струйного элемента 1 жидкость из сопла 10 попадает в сопло ll,и, таким образом, в выходном канале возникает импульс давления. Длительность импульса Т„ (фиг.3) зависит от рабочей длины окна 9 и скорости его прохождения мимо струйного элемента l. Период Т следования импульсов давления Р,„обратно пропорционален угловой скорости вала 3. При равномерном вращении вала 3 каждому значению угловой скорости м соответствует определенное положение корректирующих. элементов 4 относительно окон 9. Это установившееся положение достигается при равенстве моментов, создаваемых центробежной силой инерции F и силой натяжения F óïðóãoãî элемента 5(фиг.4) относительно оси 6 поворота корректирующего элемента:

I ца нь

F< = mrs .

2 °

Ри, (о) где m - масса корректирующего элемента 4;

r - радиус расположения центра тяжести корректирующего элемента 4 (точки M) относительно оси вращения ротора 2 (точка 01 к - жесткость упругого элемента 5;

S u S - -длина упругого элемента

5 при данной угловой скорости и в свободном состоянии соответственно

l а и b - -плечи действия сил F u

FH соответственно отйосительно оси 6 поворота.

При неравномерном вращении контролируемого вала 3 на корректирующий элемент 4 помимо сил F u F дейст4 Н вует тангенциальная составляющая F т силы инерции (фиг.5), которая вызывает дополнительное отклонение корректирующего элемента по сравнению

9931 с отклонением при установившемся значении угловой скорости ц

Е - = tAI E> где - угловое ускорение конта ролируемого вала 3.

Влияние силы F на выходной сигнал датчика выражается в изменении . скважности импульсов. При ускорении сила F поворачивает корректирующий элемент 4 в том же направлении, что 10 и центробежная сила Г,, а при замедлении - в противоположном (на фиг.5 вектор силы Г при ускорении показан сплошной стрелкой, при замедлении — штриховой ). Конкретная вели- З чина отклонения определяется из уравнений:

F„< F

Гня = Гцд - Гт - при замедлении, где С - плечо действия силы относи- . 20 тельно оси 6 поворота.

Изменяя профиль боковой поверхности 7, можно обеспечить различные зависимости длительности импульсов

Т> от угловой скорости ц, например ее постоянство в рабочем диапазоне изменения угловой скорости, а также линейное увеличение или уменьше ние и т.д.

Изменяя взаимное расположение цент.ра тяжести корректирующего элемента

4 (точка М )и оси 6 его поворота (точ22 6 ка 0 ), можно также изменить коррек. тирующий эффект от действия тангенциальной составляющей F силы инерции.

Формула изобретения

Датчик угловой скорости, содержащий струйный элемент типа соплосопло, ротор, кинематически связанный с контролируемым валом k имеющий прорези и подпружиненные корректирую". щие элементы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения

Функциональных возможностей, коррек" тирующие элементы выполнены в виде поворотных заслонок, которые имеют профилированную рабочую кромку и установлены с возможностью перекры.г тия упомянутых прорезей ротора, а оси поворота заслонок не совпадают с их центром тяжести и параллельны оси вращения ротора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. В. И. Крутов, Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. M., "Машиностроение", 1979, с. 313-315

2. Авторское свидетельство СССР

И 260298, кл. G 01 P 3/30, 1969 (прототип).

993122

Составитель А. Трунов

Редактор А. Лежнина Техред Ж. Кастелевич Корректор " OraP

Заказ 446/59 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4