Крутильный динамометр
Иллюстрации
Реферат
Класс 42k, 1„
СССР № 71244
ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Крутильный динамометр
Заявлено 20 мая 1947 года в Министерство машиностроения и приборостроения СССР за № 50770 (355205) Опубликовано 30 апреля 1948 года
Предлагаемый, согласно изобретению, крутильный динамометр предназначен для измерения и непрерывной регистрации прямого и обратного крутящих моментов, угловой скорости и мощности, потребляемой приводным валом машины-орудия.
На фиг. 1 схематично изображен силовой узел динамометра, на фиг. 2 — пишущий аппарат и установка прибора.
Двигатель непосредственно или при помощи жесткой передачи присоединяется к фланцу 1. Фланец 1 и наружный стакан 3 динамометра закреплены неподвижно на валу Z.
Кольца 4 и 5, прикрепленные к концевым виткам измерительной пружины б, свободно посажены вместе с ней на этот же вал. Внутренний стакан 7 динамометра и составляющий с ним одно целое вал 8 при помощи фланца 0 присоединяется к приводному валу машины-орудия.
В приборе предусмотрено несколько сменных измерительных пружин, рассчитанных на передачу различных крутящих моментов, например, 1;
2,5; 5; 7,5; 10 и т. д. кгм.
17*
Измерительная пружина б вводится в стакан 7 с небольшим предварительным углом закручивания, что весьма важно при перемене направления крутящего момента, действующего на приводном валу машины-орудия в процессе ее движения. Предварительно закрученная пружина выступами
С и 6 опирается на выступы D и / стакана 7.
Тарировка измерительных пружин для получения функции М р — — f(q), где у — угол закручивания пружины, производится статически.
Измерению подвергается крутящий момент, передаваемый двигателем валу 2 динамометра. Под влиянием этого момента вал 2 и укрепленный .на нем стакан 3 поворачиваются по стрелке со, (фиг. 1).
Выступы А, имеющиеся в днище стакана 3, передают крутящий момент кольцу 4 через его выступы В.
Кольцо 4, прикрепленное к крайнему левому витку измерительной пружины б, поворачиваясь, закручивает ее в направлении стрелки в,. Одновременно выступы С кольца 4 и выступы Е вала 2 отходят вместе с валом 2
259
¹ 71244 ет выступов D стакана 7 и выступов F кольца 5, давая возможность кольцу 5 и стакану 7 повернуться в направлении стрелки со,.
Кольцо 5, поворачиваясь. передаст своими выступами G крутящий момент выступами / стакана 7. Когда движущий момент М ь развиваемый двигателем, превзойдет момент противодействия M„машина придет в движение. В дальнейшем в процессе движения машины при изменении величины ее момента противодействия
М„угол закручивания измерительной пружины б будет пропорционально изменяться, если собственная частота системы: машина-орудие— пружина динамометра — ротор двигателя — будет значительно выше частоты возмущающего крутящего момента. На этот же угол стакан 3 повернется относительно стакана 7.
На стакане 3 свободно установлено кольцо 10, в котором закреплен палец 11, несущий на себе два ролика.
Один ролик 12 входит в винтовой паз стакана 3, а другой ролик (на чертеже не показан) — в продольный паз стакана 7, Пи поворачивании стакана 3 относительно стакана 7 кольцо 10 будет перемещаться вдоль оси стакана (в рассматриваемом случае — слева направо), вращаясь вместе с ними и своим ребром N передвигая каретку 14 (фиг. 2), несущую на себе перо для записи на бумажной ленте кривой угла закручивания измерительной пружины.
Уменьшение величины крутящего момента М„потребляемого машиной в процессе ее движения, будет сопровождаться уменьшением угла закручивания измерительной пружины б.
При достижении им нулевого значения выступы F и Е, С и D снова придут в соприкосновение, а кольцо 10 займет исходное положение.
Затем, если машина-орудие вследствие накопления ее звеньями запаса кинетической энергии на некоторый промежуток времени превратится в двигатель, то крутящий момент со стороны машины будет передаваться выступами D стакана 7 выступам С кольца 4 и далее через пружину кольцу 5. Выступы F последнего йбО передадут момент выступам Е вала 2 и от него ротору двигателя. Выступы
А и 8, / и 6 при этом разомкнутся.
Стаканы 3 и 7 повернутся один относительно другого в направлении, противоположном тому, которое имело место при передаче крутящего момента от двигателя к машине. Измерительной пружине крутящий момент будет передаваться попрежнему через ее левый крайний виток, вследствие чего, несмотря на изменение направления момента, действующего на пружину, последняя будет закручиваться в неизменном направлении, сохраняя постоянство масштаба кривой угла закручивания для ее положительной и отрицательной части.
Кольцо 10, а вместе с ним и каретка
14 перемещаются от исходного положения справа налево, вычерчивая кривую отрицательных значений угла закручивания измерительной пружины.
Все сказанное относительно способа передачи прямого и «обратного» крутящего момента остается справедливым при вращении вала 2 по направлению стрелки со, с той разницей, что в этом случае пружина закручивается со стороны крайнего право го витка.
Пишущий аппарат динамометра, снабжен еще четырьмя перьями. Перо 15 чертит нулевую линию момента при вращении измерительной системы по стрелке со„а перо 1б — по стрелке о>
Злектромагнитное перо 17 служит для записывания линии углов поворота приводного вала машины, на котором определяется крутящий момент, а перо 18 — для нанесения на диаграмму отметок времени t (фиг. 2)
Катушка электромагнитного пера 17 последовательно включена в электрическую цепь: аккумулятор — корпус машины — контактный диск 19— щетка — катушка электромагнита— аккумулятор.
Контактный диск разделен на произвольное число равных центральных углов 1. По линиям деления в диске 19 укреплены перемычки из диэлектрика. Вращаясь вместе с валом машины, контактный диск 19
¹ 71244 прерывает цепь катушки пера 77.
Последнее на диаграмме чертит линию 9 делая на ней отметки, расстояния между которыми (Ь7) в некотором масштабе k соответствуют углу поворота вала машины, равному д.
Катушка электромагнитного пера 7 8 включена последовательно в цепь: аккумулятор — электромагнитный камертон 27 — катушка электромагнита — аккумулятор. Прерывателем служит камертон, собственная частота колебаний которого определяет масштаб времени t (фиг. 2).
Перфорированная бумажная лента пишущего аппарата приводится в движение барабаном 20, вращаемым валом 8 через червячную передачу 73 и зубчатый редуктор ZZ, т. е. линейная скорость движения ленты пропорциональна угловой скорости вала 8, на котором измеряется крутящий момент.
Совместная обработка загисанных на диаграмме кривых: угла закручивания измерительной пр, жины б, угла поворота вала машины, отметок времени и «нулевой» линии позволяет определить следующие механические характеристики для приводного вала машины: 1) зависимость угловой скорости от времени, 2) диференциальную кривую углового ускорения, 3) время разгона машины, 4) кривую крутящего момента, действующего на приводном валу в период разгона, установившегося движения и остановки машины и 5) работу и мощность, потребляемую приводным валом.
Предмет изобретения
1. Крутильный динамометр с применением введенной между валами контролируемых механизмов винтовой пружины, угол закручивания которой меняешься в зависимости от передаваемого момента, о т л и ч а юшийся тем, что пружина скреплена по концам с кольцами 4 и 5, снабженными каждое двумя выступами В, С и FG, предназначенными в завис: мости от направления вращения валов для сцепления концов пружины в одном случае с выступами А и Е, а в другом — с выступами D» / таким образом, чтобы каждый из концов пружины ок зывался сцепленным то с одним, то с другим валом с тою целью, чтобы независимо от направления вращения валов закручивание пружины происходило всегда в одном и том же наг,равлении.
2. В динамоиетре по п. 1 применение двух укрепленных на концах валов и входящих один в другой стаканов 7 и 3, снабженных один продольной, а другой — винтовой прорезями, и свободно установленного на наружном стакане кольца 70 с пальцем, входящим одновременно в прорези обоих стаканов, предназначенного в зависимости от взаимного углового смещения стаканов для перемещения пера регистрирующего механизма.