Вибрационно-частотный измеритель крутящего момента и осевой силы

Вибрационно-частотный измеритель крутящего момента и осевой силы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

l6556I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистииеских

Реслублик

Зависимое от авт, свидетельства №

Кл. 42k, 340х

Заявлено 23.1.1963 (¹ 816553/25-8) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Государственный

Комитет. ло делам изобретений и открытий СССР

МПК G OI1

УДК

Опубликовано 12.Х.1964. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 8.XII.1964

Х

Авторы изобретения

В. Я. Яновский, М. Ф. Геляев и Л. Г. Эткин

Заявитель

ВИБРАЦИОННО-ЧАСТОТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА И ОСЕВОЙ СИЛЫ

Известны вибрационно-частотные измерители крутящего момента и осевой силы, основанные на измерении деформации упругих элементов с помощью чувствительной внбрационной перемычки, работающей в автоколебательном режиме на собственной резонансной частоте, зависящей от степени ее деформации. Они включают установленный на поддерживающих подшипниках корпус с датчиком крутящего момента, упругий элемент которого выполнен в виде жесткого обода с плоскими спицами, работающими на изгиб, и датчик осевой силы, упругий элемент которого выполнен в виде ряда пластин, работающих на изгиб.

Эти измерители чувствительны к влиянию неизмеряемых компонентов и действию центробежных сил.

Предлагаемый измеритель крутящего момента и осевой силы обладает следующими отличиями: а) преобразование деформации изгиба спиц упругого элемента датчика момента в линейную деформацию измерительной перемы:гки осуществляется с помощью двух Т-образных кронштейнов, расположенных на торцах средней части противоположных спиц, к плечам которых накрест через ось вращения присоединены концы измерительной перемычки; б) компенсация центробежных сил осущеПодппгнал группа М 116 ствляется с помощью компенсационных грузов, закрепленных на свободных концах кронштейнов измерительной перемычки; в) исключение влияния осевой силы на работу датчика момента достигается благодаря тому, что спицы, несущие кронштейны измерительной перемычки, отделены от остальной части упругого элемента прорезью, а связь их с ободом осуществлена с помощью упругих

10 шарниров, податливых в осевом направлении; г) исключение погрешностей от момента трения в поддерживающем подшипнике датчика крутящего момента достигается путем установки его (подшипника) на трубчатой

15 шейке корпуса датчика момента, через которую с зазором проходит измерительный хвостовик упругого элемента; д) исключение влияния крутящего момента на работу датчика осевой силы достигается

20 путем выполнения рабочих частей его упругого элемента в виде группы широких пластин, из которых нижняя образует мембрану, жестко связанных между собой.

На фиг. 1 пзооражен упругий элемент дат25 чика момента предлагаемого измерителя; на фиг. 2 — система подвески измерительнои стороны датчика момента па станине, исключающая погрешности от момента трения подшипника, поддерживающего датчик; па фиг. 3-30 вращающийся датчик осевой силы.

165561

55 б0 б5

Упругий элемент 1 выполнен в виде жесткого обода 2, соединенного спицами 8 с центральной частью, являющейся валом 4 и оканчивающейся измерительным хвостовиком датчика.

На торцах средней части противоположных спиц расположены Т-образные кронштейны 6, к противоположным концам которых накрест через ось вращения присоединены концы измерительной перемычки 6. На свободных концах кронштейнов имеются компенсационные грузы 7. Спицы 8, несущие кронштейны измерительной перемычки, отделены от остальной части упругого элемента прорезями 9, а связь их с ободом осуществлена через упругие шарниры 10.

При деформации спиц под действием крутящего момента Т-образные кронштейны поворачиваются в разные стороны на угол, равный углу поворота средней плоскости спиц в месте соединения с кронштейном. При эгом происходит растяжение или сжатие измерительной перемычки, а вместе с тем и изменение ее собственной частоты поперечных колебаний, измеряемой с высокой точностью дискретной регистрирующей аппаратурой.

Съем информации с вращающего силоизмерителя производится в виде частотного сигнала прямоугольной формы через бесконтактный индукционный съемник.

Питание усилителя автогенератора осуц;ествляется либо от батарей, размещаемых в датчиках, либо током высокой частоты, передаваемым через бесконтактную систему на стабилизированный выпрямитель, устанавливаемый вместо батарей, Автоколебания системы обеспечиваются с помощью двух поляризованных электромагнитов, расположенных по обе стороны измерительной перемычки; один из электромагнитов, являющийся индукционным датчиком, включен на вход усилителя; второй электромагнит — возбудитель колебаний — соединен в фазе с выходом усилителя.

При вращении датчика момента грузы 7 создают компенсационные моменты, исключающие чувствительность датчика к влиянию центробежных сил.

При действии оссвой силы спицы упругого элемента деформируются, допуская некоторое перемещение вала вдоль оси. В этом случае спицы 8, несущие кронштейны и измерительную перемычку, перемещаются также вместе с валом. Однако благодаря малой жесткости шарниров 10 эти спицы изгиба практически не испытывают и не передают дополнительных нагрузок на измерительную перемычку.

Этим исключается влияние осевой силы на показания датчика момента.

Упругий элемент 11 (cM. фill . 2) датчика момента закреплен утолщенной частью своего обода внутри охватывающего его цилиндри:шского корпуса 12 таким образом, что его измерительный хвостовик свободно с зазором

15 го

50 проходит через имеющуюся на корпусе трубчатую (полую) шейку 18, при этом торцы спиц не соприкасаются с дном корпуса.

Подшипник 14 скольжения, поддерживающий датчик момента, установлен на трубчатой шейке корпуса. При одновременном измерении крутящего момента и осевой силы в валопроводе датчик момента компонуется с датчиком силы 16 в общий измерительный блок.

Присоединительный конец датчика силы монтируется на радиально-упорном подшипнике

16. При использовании устройства в качестве измерителя моментов сопротивление объектов испытаний, трение в подшипнике 14 датчиком не учитывается. Это трение лишь создает небольшую нагрузку со стороны приводного двигателя. В тех случаях, когда измеряется вращающий момент машин-двигателей, момент трения подшипника 14 учитывается датчиком без потерь как величина начальной эффективной нагрузки испытуемого двигателя.

Применение подшипника скольжения со стороны датчика момента связано с необходимостью обеспечения степени свободы в осевом направлении, требуемой для нормальноц работы датчика силы.

Осевое трение в подшипнике снимается благодаря его вращению. Вращающийся датчик осевой силы состоит из упругого элемента

17 (см. фаг. 3), выполненного в виде тела цилиндрической формы, в треугольном окне которого по оси вращения расположена измерительная перемычка 18, соединенная с рабочей частью упругого элемента, Последний выполнен в виде группы широких пластин 19, нижняя из которых является мембраной 20. Пластины связаны между собой общим центром

21, являющимся продолжением нагрузочного конца датчика.

С двух сторон измерительной перемычки установлены электромагнитные головки 21 системы возбуждения колебаний. Снаружи датчик герметизирован кожухом 22.

При действии осевых сил рабочие части упругого элемента работают на прогиб, вызы вая растяжение или сжатие измерительной перемычки.

Высокая жесткость мембраны и группы широких пластин в направлении крутящего момента обеспечивают нечувствительность датчика силы к влиянию крутящего момента, Предмет изобретения

I. Вибрационно-частотный измеритель крутящего момента и осевой силы, содержащий установленный на поддерживающих подшипниках корпус с датчиком крутящего момента, упругий элемент которого выполнен в виде жесткого обода с плоскими спицами, работающими на изгиб, и датчик осевой силы, упругий элемент которого выполнен в виде ряда пластин, работающих на изгиб, о т л ич ающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, преобразование дефор165561

Фие. g мации изгиба спиц упругого элемента датчика момента в линейную деформацию измерительной перемычки осуществлено с помощью двух

Т-образных кронштейнов, расположенных на торцах средней части противоположных спиц, к плечам которых накрест через ось вращения присоединены концы измерительной перемычки.

2. Измеритель по п. 1, отлич а ю щи йс я тем, что для компенсации центробежных сил противоположные концы кронштейнов измерительной перемычки снабжены компенсационными грузами.

3. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что для исключения влияния осевой силы на работу датчика момента, спицы, несущие кронштейны измерительной перемычки, отделены прорезью от остальной части упругого элемента, а связь с ободом осуществлена с помощью упругих шарниров, податливых в осевом направлении.

4. Измер итель по п. 1, отличающийся тем, что для исключения погрешности от момента трения, поддерживающий подшипник установлен на полой шейке корпуса датчика момента, а измерительный конец упругого

10 элемента, расположенного в корпусе, проходит с зазором через полую шейку.

5. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что для исключения влияния крутящего момента на работу датчика осевой силы его

15 упругий элемент выполнен в виде группы широких пластин, из которых нижняя образует мембрану.

IB6561

Составитель К. А. Хоряк

Техред Ю. В. Баранов Корректор М. П. Ромашова

Редактор Б. С. Наикииа

Типография, пр, Сапунова, д. 2

Заказ 3123/11 Тираж 1050 Формат бум. 60X90 /8 Объем 0,31 изд. л. Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Гасударственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4