Устройство для измерения крутящего момента, развиваемого двигателем

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вращающего момента двигателя . Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит расположенные между опорной плитой 2 двигателя и основанием 3 силоизмерительные рпоры, включающие болты 4, шайбы 5, гайки б и месдозы 7 с наклеенными на них тензодатчиками 8.1-8.4, включенными в мостовую измерительную схему. На торцах корпуса двигателя крепятся датчики линейных ускорений, сигналы с которых усиливаУ у fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 1 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4814429/10 (22) 05.03.90 (46) 30.03.92. Бюл. М 12 (71) Специальное проектно-.конструкторское и технологическое бюро по промышленным электровозам и Днепропетровский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В,А.Браташ, И.M.Ãåíäåëüìàí, Л.А.Ма. нашкин, А.M.Áîíäàðåâ; М.Л.Бичуч, Р,Ю,Пацовский и Ю.Н,Ивченко (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 720323, кл. G 01 1. 3/22, 1980.

Патент США t4 43 13341„кл. G 01 L 3/02, 1982.

1723469 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, РАЗВИВАЕМОГО

ДВИГАТЕЛ ЕМ (57) Изобретение относится.к измерительной технике и может быть использовано для измерения вращающего момента двигателя; Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит расположенные между опорной плитой 2 двигателя и основанием 3 силоизмерительные опоры, включающие болтй 4, шайбы 5, гайки 6 и месдозы 7 с наклеенными на них тензодатчиками 8.1 — 8.4, включенными в мостовую измерительную схему. На торцах корпуса двигателя крепятся датчики линейных ускорений, сигналы с которых усилива1723469

15

25

45 ются и суммируются сумматором. Выход мостовой измерительной схемы и выход сумматора подключены к входу второго

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вращающего момента двигателя, Известно устройство для измерения вращающего момента двигателя, содержащее датчик усилия и включенный íà его выходе преобразователь сигнала датчика в электрическое напряжение, а сам датчик усилия выполнен в виде двух чувствительных к нагрузкам элементов, которые установлены с двух сторон от оси полюса двигателя под элементами крепления этого полюса к статору двигателя.

Недостатком данного устройства является то, что в процессе оборудования измерительной установки необходимо разобрать двигатель, а на точность измерения оказывают влияние вертикальные или горизонтальные ускорения, возникающие при колебаниях корпуса двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения крутящего момента, развиваемого двигателем, содержащее силоизмерительные опоры, установленные на основании симметрично оси вращения испытуемого двигателя и включенные в мостовую измерительную схему.

Однако известное устройство имеет недостаточную точность измерения, так как не учитывает динамическую составляющую момента.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее силоизмерительные опоры, установленные на основании симметрично оси вращения испытуемого двигателя и включенные в мостовую измерительную схему, имеет также датчики линейных ускорений и два сумматора, к соответствующим входам первого из которых подключены датчики линейных ускорений, а к входам второго сумматора подключены соответственно выход мостовой измерительной схемы и выход первого сумматора.

На фиг.1 схематично изображено пред, лагаемое устройство, общий вид; на фиг.2— силоизмерительная опора; на фиг.3 — блок схема устройства, Устройство содержит корпус 1 двигателя, расположенный на опорной плите 2. крепящейся к основанию 3 с помощью узлов сумматора, сигнал на выходе которого.пропорционален величине крутящего момента двигателя. 3 ил. крепления, включающих болт 4, шайбы 5 и гайку 6, месдозы 7 с наклеенными на них тенэодатчиками (тензорезисторами) 8.18.4. B каждом узле крепления устанавливается по две месдозы: одна — между шайбой

5 и основанием 3, а вторая — между основанием 3 и опорной плитой 2. Болт 4 с шайбами 5, гайкой 6, месдозами 7 . и тенэорезисторами 8.1 — 8.4 представляет собой силоизмерительную опору.

На боковых поверхностях месдозы 7 симметрично относительно ее оси наклеиваются по два тензореэистора, соответственно 8.1 и 8.2,8.3 и 8.4; которые соединены последовательно. Последовательно соединенные пары тензорезисторов включаются в противоположные плечи измерительного моста. В два других плеча этого моста включены балансировочные элементы 9 (рези. сторы или резисторы и емкости в зависимости от вида напряжения питания моста), предназначенные для предварительной балансировки моста.

В одну диагональ моста включен источник 10 питания, а в другую — тензоусилитель 11.

Балансировочные элементы 9, источник

10 питания и тензоусилитель 11 скомпонованы в блок 12.

В зависимости от способа крепления двигателя выбирается необходимое количество силоизмерительных опор и соответственно блоков 12, На торцах корпуса 1 двигателя симметрично относительно оси его вала крепится по паре датчиков 13 линейных ускорений.

При этом направления измерений линейных ускорений, указанные на поверхности датчиков, должны быть перпендикулярны прямым, соединяющим центры датчиков с осью вала двигателя. Питание датчиков 13 линейных ускорений осуществляется источником

14. Для усиления сигналов датчиков 13 и их суммирования служит сумматор 15. Сигналы с блока 12 и сумматора 15 поступают на сумматор 16, вычисляющий величину момента двигателя.

В предлагаемом устройстве крутящий момент двигателя определяется по величинам моментов от усилий в узлах крепления и от динамической составляющей, связанной с колебаниями корпуса двигателя отно1723469 сительно оси его вала, на основании соотношения т.=, Р y; +i 0, г)

5 где.Т, — крутящий момент двигателя;

Yi — усилие в 1-ом узле крепления;

5 — плечо i-й силы относительно вала двигателя;

1я — момент инерции корпуса двигателя относительно оси его вала;

r1 — расстояние от оси вала двигателя до места установки датчиков линейных ускоре ний; а1 — линейные ускорения корпуса двига15 теля на расстоянии rj, m — число силоиэмерительных опор вуэлах крепления двигателя;

n — число датчиков линейных ускорений, Устройство работает следующим обрз- 2О зом.

В процессе работы двигателя его корпус совершает. колебания, зависящие как и усилия в узлах крепления от величины крутящего момента,. 25

При работе двигателя болт 4 и, следовательно, Месдозы 7 деформируются и тензореэисторы 8.1-8.4 преобразуют деформацию месдоз в электрические сигналы, пропорциональные усилиям в узлах 3О крепления двигателя, которые поступают на вход тензоусилителя 11.

8. процессе работы двигателя датчики

13 линейных ускорений преобразуют действующие на них силы инерции колеблющего- 35 ся корпуса в электрический сигнал, пропорциональный линейным ускорениям в месте установки датчиков. Сигналы этих датчиков усиливаются и суммируются сумматором 15.

Выходные сигналы блока 12, пропорциональные усилиям в узлах крепления двигателя, и сумматора 15, пропорциональные линейным ускорениям корпуса двигателя в местах установки датчиков 13, поступают на сумматор 16. В сумматоре 16 по поступающим сигналам вычисляются усилия в узлах крепления двигателя и моменты усилий относительно.оси вала двигателя, а также величины угловых ускорений корпуса двигателя, которые затем усредняются.

После умножения среднего значения углового ускорения на величину момента инерции корпуса двигателя и суммирования этого произведения с моментами усилий в узлах крепления двигателя на выходе сумматора 16 получают величину крутящего момента двигателя.

Предлагаемое устройство. позволяет повысить точность измерений крутящего момента, развиваемого двигателем, за счет учета динамической составляющей. связанной с колебаниями корпуса двигателя отно-. сительно оси вала в процессе его работы и исключения влияния на точность измерения вертикальных и горизонтальных колебаний двигателя.

Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента, развиваемого двигателем, содержащие силоизмерительные опоры, установленные на основании симметрично оси вращения испытуемого двигателя и включенные в мостовую измерительную схему, о т л и ч а ю щ е е с i тем, что, с целью повышения точности, в него введены датчики линейных ускорений и.два сумматора, к соответствующим входам первого из которых подключены датчики линейных ускорений, а к входам второго сумматора подключены соответственно выход мостовой измерительной схемы и выход первого сумматора.

1723469

Составитель И. Гендельман

Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Редактор А. Лежнина

Заказ 1060 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101