Способ определения крутящего момента от газовых сил

Иллюстрации

Показать все

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.

Реферат

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 (M12) (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 Мгс выражается через силы F+ и F- следующим образом:

М+гстр и М-гстр, значит

Мгс=(М-+)/2,

но М-=F-*r и М+=F+*r.

Отсюда Мгс=(F--F+)*r/2, где

Мтр - момент сил трения покоя;

Мгс - момент газовых сил;

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

М- - момент от внешней силы, приложенный против действия Мгс;

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 Мгс. 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:

Мгс=(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.