Устройство для измерения крутящего момента

Устройство для измерения крутящего момента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ii»932307 (61) Дополнительное к авт. спид-ву (22) Заявлено 11. 11. 80 (21) 3004285/18-10 с присоединением заявки РЙ (23) П риоритет (д! )м. кл.

G 01 Ь 3/10

Гооударстеенный комнтет

СССР но делам нзооретеннй н отерытнй

Опубликовано 30. 05. 82 Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 01. 06. 82 (53) УД 531.781 (088. 8) (72) Автор изобретения

A. Е. Дубинин

Куйбышевский институт инженеров железно ъ транспорта (71) Заявитель

154) УСТРОЙСТ80 ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО

МОМЕНТА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента на валу.

Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее ферромагнитный вал и два П-образных электромагнита, расположенных под углом

45о к оси вала и под углом 90о один к другому, обмотки которых включены

1о в мостовую измерительную схему (11.

Данное устройство не обеспечивает требуемой точности измерения.

Наиболее близким к предлагаемому

15 является устройство для измерения крутящего момента, содержащее упругий вал из ферромагнитного материала и охватывающую вал электромагнитную систему, состоящую из кольцевого статора с распределенной по его внутренней поверхности трехфазной обмоткой возбуждения, измерительных обмоток, двух тороидов, связанных магнитопроводящими сегментами, и немагнитных прокладок 2 1.

Недостатком этого устройства является низкая чувствительность и точность измерения, обусловленные несовпадением направлений главных механических напряжений е вале с направлением возбуждаемого магнитного поля и направлением, в котором измеряется изменение магнитной проницаемости вала.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в него введены расположенные одна в другой две короткозамкнутые обмотки, каждая из которых выполнена из сплошных стержней, замкнутых на концах кольцами и размещенных в выполненных по длине вала пазах, причем каждый тороид выполнен в виде двух полуколец, разделенных немагнитными прокладками, а полукольца между собой и пазы обмоток взаимно перпенди932307 кулярны и наклонены )с оси вала на угол 45, при этом полукольца тороидов, плоскости которых параллельны, соединены по разные стороны вала расположенными в плоскостях перпендикулярных плоскостям соответствующих полуколец, магнитопроводящими сегмен". тами с размещенными на них и соединенными последовательно согласно измерительными обмотками,а измерительные об-10 мотки, размещенные на сегментах, имеющих взаимно перпендикулярные плоскости, соединены последовательно встречно.

На чертеже схематично изображено

Г предложенное уст ройство.

Устройство для измерения крутящего момента содержит цепь возбуждения и измерительную цепь. Цепь возбуждения состоит из кольцевого статора 1 из щ листовой электротехнической стали, по внутренней поверхности которого в паз ах уложена т рехфазная расп ределенная обмотка 2 возбуждения. Статор

1 охватывает упругий вал 3 из Ферромаг- gg нитного материала. В выполненных по длине вала пазах расположены две короткозамкнутые обмотки 4 и 5, выполненные из медных стержней и замкнутые по концам с обоих сторон вала медными кольцами 6. Короткозамкнутая обмотка 4 расположена внутри обмотки 5.

Наклон обеих обмоток 4 и 5 относительно оси вала 3 составляет 45", а относительно друг друга — 90 .

Измерительная цепь устройства состоит из .четырех полукольцевых наклонных тороидов 7 — 10, которые наклонены к оси вала 3 под углом 45о и пер4О пендикулярно друг другу. Полукольце-. вые тороиды 7 и 9 и 8 и 10, параллельные друг другу, соединены магнитопроводящими сегментами 11 иэ электротех-. нической стали по разные стороны вала

3. На магнитопроводящих сегментах 11, 45 соединяющих параллельно расположенные друг другу попукольца 7 и 9 и 8 и 10, расположены коаксиальные измерительные обмотки 12, соединенные последовательно согласно. Обмотки сегментов, взаимно перпендикулярных друг другу, соединены последовательно встречно между собой и подключены к измерительному прибору 13. Полукольцевые тороиды разделены друг от друга немагнитными прокладками 14.

Устройство работает. следующим образом.

При питании обмотки 2 возбуждения от источника трехфазного напряжения создается вращающееся магнитное поле возбуждения ФВ, которое пересекает вал 3 с короткозамкнутыми обмотками

4 и и замыкается в кольцевом статоре 1. Вращающееся магнитное поле возбуждения, пересекая короткозамкнутые обмотки 4 и 5, наводит в них ЭДС, что приводит к появлению в них значительных токов, и следовательно, вращающихся магнитных потоков Ф и Ф,1.

Поскольку короткозамкнутые обмотки

4 и 5 наклонены под углом 45о к оси вала 3, то результирующие магнитные потоки вращающихся магнитных попей

Ф „ и Ф этих обмоток перпендикулярны плоскостям этих обмоток, т.е. направлены по линиям действия главных механических напряжений в вале под углом

45 к оси вала и перпендикулярно, друг о к другу. Далее поток Ф„ проходит через полукольцевые торойды 7 и 9, а

Ф вЂ” через полукольца 8 и 10 и далее потоки через сегменты 11 и вал 3 замыкаются в измерительной системе. устройства, наводя в измерительных обмотках 12 ЭДС. При отсутствии крутящего момента (И = О) вал устройства иэотронен и магнитные потоки ф„ и Ф равны по величине. Сигнал на выходе встречно включенных измерительных обмоток 12 равен нулю.

При воздействии крутящего момента на вал (M Ф 0) в нем возникают механические напряжения сжатия и растяжения под углом 45 к оси вала и во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно друг друга. Магнитная проницаемость вала в направлении действия сжимающих напряжений уменьшается, а в направлении действия растягивающих напряжений - увеличивается.

Это приводит к тому, что один из магнитных потоков, например, Ф „ от короткозамкнутой обмотки 4 уменьшается, а Фп от короткоэамкнутой обмотки увеличивается. На выходе встречно включенных измерительных обмоток

12 возникает разностный синусоидальный сигнал, пропорциональный крутящему моменту на валу, который регистрируется измерительным прибором 13.

При изменении знака коутящего момента меняются местами направления растягивающих и сжимающих напряжений в вале, а, следовательно, меняются и изменения магнитных проницаемостей во взаимно перпендикулярных ппоскос932307 тях вала под углом 45о к его оси. Это приводит к противоположным изменениям ,магнитнйх потоков Ф и фп от короткозамкнутых обмоток 4 и 5 относительно вышеназванного состояния, т.е. 5 Ф1 - увеличивается, а Ф - уменьшается. Сигнал на выходе измерительных обмоток 12 меняет свой знак.

Использование в предла гаемом устройстве двух короткозамкнутых обмоток позволит равномерно возбуждать вал вращающимися магнитными полями по направлениям действия главных механических напряжений в вале, а полукольцевая конструкция тороидов и их взаимная связь между собой с помощью магнитопроводящих сегментов позволит контролировать изменения магнитных проницаемостей по линиям действия главных механических напря- го жений в вале, .что приводит к уменьшению погрешности от магнитоупругого гистерезиса и повышению чувствительности и точности измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее упругий вал зо иэ ферромагнитного материала и схватывающую вал электромагнитную систему, состоящую из кольцевого статора с распределенной по его внутренней поверхности трехфазной обмоткой. воэбуж- 3> дения, измерительных обмоток, двух тороидов, связанных магнитопроводящими сегментами, и немагнитных прокладок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения; в него введены расположенные одна в другой две короткозамкнутые обмотки, каждая из которых выполнена иэ сплошных стержней, замкнутых на концах коль-. цами и размещенных в выполненных по длине вала пазах, причем каждый тороид выполнен ввиде двух полуколец, разделенных нема гн ит ными и ро кладками, а . полукольца между собой и пазы обмоток взаимно перпендикулярны и наклонены к оси вала на угол 45, при этом полукольца тороидов, плоскости которых параллельны соединены по разные стороны вала расположенными в плоскостях, перпендикулярных плоскостям соответствующих полуколец, магнитопроводящими сегментами с размещенными на них соединенными последова". тельно согласно измерительными обмотками, а измерительные обмотки, размещенные на сегментах, имеющих взаимно перпендикулярные плоскости, соединены последовательно встречно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 112899. кл. G 01 1. 3/10, 22.08.57.

2. Авторское свидетельство СССР 437936, кл. G 01 L 3/10, 19.06.72 п рототип)1 .

9323.07

12

Составитель Г. Целибеев

Редактор Ю. Середа Техред Е. Харитончик Корректор В. Синицкая

Заказ 3764/60 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)0Я Иосква Ж-35 Раушская наб. 8. 4/

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