Измеритель крутящего момента

Измеритель крутящего момента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I н тентм

@нелл

О И : A Н N Е ii>690337

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.06,77 (23 ) 2501696/18 10 (5))М. Кл.

G 01 L 3/10 с присоединением заявки И

Государстеенный камнтет

СССР аа делам нзобратаннй и аткрютнй (23) Приоритет

Опубликовано05.10.79. Бюллетень J437

Дата опубликования описания 08.10.79 (53) УД К 531.781.

{088.8) В. Т. Адов, А. Н, Кузнецов, А. Н. Серьезнов, А. А. Скотников и B. П. Стариков (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при

1 измерении крутящего момента или угла закручивания упругого вала.

Известен измеритель крутящего момента, содержащий укрепляемые на разных участках упругого вала зубчатые диски, размещенные парами между неподвижными кольцевыми обкладками конденсаторов симметрично относительно центральной кольцевой обкладки, а неподвижные об I0 кладки конденсаторов включены в измерительную схему (Ц

Известен также измеритель крутящего момента, содержащий емкостный датчик, т5 электроды которого выполнены неподвижными, и снабженный двумя диэлектрическими дисками с прорезями, один из которых связан с одним концом упругого вала, а другой диск — с другим концом (2).

Эти измерители имеют низкую нувст вительность и точность измерения.

Наиболее близким по технической сущ,ности является измеритель крутящего момента, содержащий два неподвижных диска и два укрепленных на концах исследуемого участка вала и расположенных между неподвижными дисками подвижных диска, снабженных,электропроводными элементами, расположенными на плоскостях дисков и образующими емкости, включенные в электрическую измерительную схему (3).

Недостатком этого измерителя также является низкая чувствительность и точность измерения.

Целью изобретения является увеличение чувствительности и точности измерений.

Эта цель достигается за счет того, что в измеритель введен центральный подвижный диск, укрепленный на валу между двумя подвижными дисками и снабженный электропроводными элементами, выполненными в виде размещенных по обеим сторонам диска на равном уда» ленни от осы вала кольцевых секторов, разделенных такими же по размерам не690337

Ч= 2(8+ ) проводящими кольцевыми секторами и объединенных заземленным электройроводным кольцом, а электропроводные элементы каждого из подвижных дисков выполнены на поверхности, обращенной к неподвижному диску, в виде двух концентричных колец, а на поверхности, обращенной .к центральному диску, в виде кольцевых секторов, разделенных узкими непроводящими участками, расположенными I 0 на том же удалении от оси вала,.что и кольцевые секторы центрального диска, и размещенными так, что два проводящи:х и два непроводящих сектора подвижного диска совмещены с одним проводящим и 15

oQHHM непроводящим сектором центральйого диска, при этом четные кольцевые секторы подвижного диска соединены с одним кольцом данного диска, а нечетные.С другим кольцом того же диска, а каж- »О дый неподвижный диск снабжен двумя до- < полнитвльными электропроводными коль-" цами, образующими в совокупности с дву-. мя уже имевшимися эпектропроводными кольцами и электропроводными элементами центрального и двух крайних подвижных дисков два емкостных Т-образных четырехполюсника, включенных в измерительную схему, в которую введены два генератора тока и дифференциальный усилитель, соединенный своими входами с выходами четырехполюсников, входы кото.рых соединены с выходами генераторов тока.

На фиг. 1 изображен измеритель, об35 ший вид;<на фиг. 2 — электрическая измерительная схема.

Емкостный измеритель крутя1цего мо мента содержит.>два укрепленных вне ва40 ла 1 неподвижных диска 2, два расположен,ных на концах исследуемого участка вала 1 подвижных диска 3, укрепленный в сефедине исследуемого участка вала 1 центральный диск 4-. Bce диски закрепле45 ны перпендикулярно оси вала и выполнены из электроизоляционного материала.

На плоскостях диска 4 на равном удалении от оси вала размещены электро проводные кольцевые секторы 5, разде50 ленные непроводящими участками 6, так- же выполненными в форме кольцевых секторов, Угловые размеры кольцевого сектора 5 и непроводящего участка 6 одинаковы и равны 9 j2. Секторы 5 электрически соединены кольцом 7 и заземлены.

Подвижные диски 3 иа плоскостях, обршценных к рядом расположенным неподвижным дискам 2, содержат IID два алектропроводных кольца, внутреннее кольцо 8 и внешнее кольцо 9, а ыа плос< костях > обращенных к центральному дис- ку 4, — электропроводные, равноудаленные от оси вала кольцевые секторы 10 и 11, разделенные узкими непроводящими участками 12. Углы 6 кольцевых секто б ров 10, 11 и угол 9 непроводящего участка 12 удовлетворяют следующему соотношению:

Четные кольцевые секторы 10 элект-, рически соединены с внутренним кольцом

8, а нечетные кольцевые секторы 11— с внешним кольцом 9.

Неподвижный диск 2 содержит четыре концентрично расположенных электропроводных кольца 13-16. Равные по диаметру электропроводные кольца разных неподвижных дисков 2 попарно электрически связаны

Электропроводные элементы (кольцевые секторы, кольца) подвижных и неподвижных дисков являются обкладками конденсаторов и образуют в совокупности два емхостных Т-образных четырехполюсника. Электрически соединенные с землей кольцевые секторы 5 диска 4 и попарно поставленные им в соответствие кольце- вые секторы 10 и 11 подвижных дисков

3 образуют переменные, зависящие от величины крутящего момента, конденса< tt торы параллельных плеч С и С „ (см. фиг. 2), а электронроводныа кольца

8 и 9 подвижных и кольца 13-16 непод(t » вижных дисков-конденсаторы С», С С1 >

С1 последовательных плеч Т-образных четырехполюсников.

Входы четырехполюсников (кольца 13 и 15 неподвижных дисков соединены с выходами генераторов тока 17 и 18 с высоким.. выходным сопротивлением, а выходы четырехполюсников (кольца 14 и 15 неподвижных дисков) - со входами дифференциального усилителя 19, имеюmeI.o большое входное сопротивление.

Емкостный измеритель крутящего момента работает следукицим образом.

При крутящем моменте Мкр =О каждый сектор 5 центрального диска 4 расположен симметрично относительно поставленной ему в соответствие пары кольцевых секторов

10 и 11 подвижных дисков 3. Емкости

t il

С и С равны, и, если выполиеио равенство I< — Г где Т, и -соответственно токи генераторов 17 и 18, то

5д равны падения напряжения на конденсато- рах C и Cä. Напряжение на выходе усилителя 19 равно нулю.

При действии на вал крутящего момента крфО подвижные диски 3 и, сле-. довательно, все пары кольцевых секторов

10 и 11 поворачиваются относительно секторов 5, которым они поставлены в соответствие, на угол 5,9 пропорциональ7

f) ный Мир, . Емкость конденсатора С„10 (в зависимости от знака приложенного крутящего момента), например, увеличиll. вается, а конденсатора С уменьшается.

Соответственно изменяются и падения

И ! напряжения на С„и Сд > создаваемые токами генераторов 17 и 18. В результате на выходе усилителя 18 появляется напряжение, пропорциональное измеряемому крутящему моменту.

При воздействии изгибающего момента О на вал или цри деформации дисков, например, из-Ьа температуры возможно изменение относительно расположения подвижных 3 и центрального дисков. Однако расстояния между любым кольцевым сектором 5 центрального диска 4 и любым из поставленной ему в соответствие пары секторов 10 и 11 подвижного диска изменяются одинаково, так как эти секторы расположены в непосредственной близости и на равном удалении от оси вала. Следовательно, приращения емкостей конденсаторов .д и (,„, а также приращения падений напряжения на них (при

) равны по величине и знаку.

Прирыцеиия падений напряжения на С

С вычитаются дифференциальным усилителем 19, что в целом обеспечивает практически полную компенсацию влияния изгиба вала и деформации дисков на рех зультат измерения, т. е. уменьшает аддитивную составляющую дополнительной погрешности. г

Генер ры 17 и 18 тока и усидитйь 4

18 измерительной схемы имеют соответственно высокие выходное и входное сопротивления. Поэтому напряжения на выходе каждого четырехполюсника определяются лишь величиной входного тока и емкостью конденсатора параллельного плеча и практически не зависят от емкостей конденсаторов последовательных, плеч.

Следовательно, осевое смешение вала и укрепленных иа валу подвижных 3 и центрального диска 4 относительно неподвижных дисков 2 и соответствующее измепопие емкостей C", С, С,", С > пе вносит существенной дополнительной погрешнэсти в результат измерения.

Введение центрзльнэгэ диска, размещение кольцевых сектэрэв пэдвижнь|х и центральнэгэ диска на равнэм удалении от оси вала, использование генераторов тока, дифференциального усилителя увеличивает чувствительность и тэчнэсть измерения.

Формула изобретения

1. Измеритель крутящего момента, содержащий два неподвижных диска и два укрепленных на концах исследуемого участка вала н расположенных между неподвижными дисками подвижных диска, снабженных электронроводными элементами,расположенными на плоскостях дисков и образующими емкости, включенные в электрическую измерительную схему, отличающийся тем,что, с целью увеличения чувствительности и точности измерений, в него введен центральный подвижный диск, укрепленный на валу между двумя подвижными дисками и снабженный электропроводньп п» элементами, выполненными в виде размещенных пэ обеим сторонам диска на равном удалении от оси вала кольцевых секторов, разделенных такими же по размерам непроводящими кольцевыми секторами и объединенных заземленным электропроводным кольцом, а электропроводные элемеи ты каждого из подвижных дисков выполнены на поверхности, обращенной к неподвижному диску, в виде двух концентричных колец, а на поверхности, обращенной к центральному диску, в виде кольцевых секторов, разделенных узкими непроводящими участками, расположеннымн на том же удалении от оси вала, что и кольцевые секторы центрального диска, и размещенными так, что два проводящих и два непроводящих сектора подвижного диска совмещены с одним проводящим и одним непровэдящим сектором центрального диска, при этэм четные колЬцевые секторы подвижного диска соединены.с одним кольцом данного диска, а нечетные — с другим кольцом того же диска, а каждый неподвижный диск снабжен двумя дэпопнительнымн электропроводными, кольцами, образующими в совокупности с двумя уже имевшимися электропроводными кольцами н электронроводными элеьгзнтами центрального и двух крайних

690337

7 подвижных дисков два емкостных Т-сбразных четырехполюсника, включенных в измерительную схему.

2. Измеритель пэ и. 2, о т л ич а ю ш и и с я тем, что в измерительную схему введены два генератора тока и дифференциальный усилитель, =оединенный своими входами с выходами четырехполюсников, входы которых сое— динены с выходами генераторов тэка.

Истэчники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 491848, кл. G 01 Ь 3/10, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 406130, кл. 5 01 Ь 3/10, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР ¹ 437935, кл. G 01 L 3/10, 1972 (прототип) .

ЦНИИПИ Заказ 5953/39 Тираж 1090 Подписное

Филиал ППП "Патент", г, Уха ород, ул, Проектная, 4