Устройство для бесконтактного измерения мощности на валу трактора в экснлуатационныхусловиях

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

286296

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 01.!Ч.1969 (М 1318529/30-15) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10.Xll.1970. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 12.1.1971

Кл. 42k, 7/05.ЧПК G Ol t 1/22

УДК 621.7.014(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий прн Совете министров

СССР

Лвторы изобретения

N. Драновский, С. С. Одинец и 1О. И. Царапкин

Заявитель

Одесская научно-исследовательская станция Государственного союзного научно-исследовательского тракторного института

УСТРОИСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

МО1ЦНОСТИ HA ВАЛУ ТРАКТОРА В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ

УСЛОВИЯХ

М„р — А . Р„, Изобретение относится к устройствам измерения мощности трактора и предназначено преимуществегп о для использования при общих испытаниях и специальных исследованиях тракторов и самоходных машин.

Известные устройства содержаг измерительные тензоэлемепты вала, генератор, усилительные каскады, приемную и передающую системы, изм рптельпый прибор и блок вычислителя.

Способы измерения мощности с использованием этих устройств неудобны пз-за необходимости синхронизации измерения крутящего момента и оборотов вала; необходимости фиксирования показаний на каком-то носителе; вычислений по формулам; невозможности непрерывно в эксплуатационных условиях знать мощность на валу (мгновенную или за какойто промежуток времени, задаваемый оборотами вала).

Целью предлагаемого изобретения является устранение недостатков известных методов путем создания бесконтактного устройства, позволяющего одновременно измерять крутящий момент и число оборотов, а также путем применения схемы автоматического вычислителя мощности и непрерывного регистрирования последней стрелочным прибором, цифровым регистратором пл;I записью па шлейфовом осциллографе.

В предложенном усгройстве для упрощения схемы измерения и повышения ее надежности путем совмещения в одном канале передачи информации о крутящем моменте и оборотах вала, передающая система выполнена в виде катушки, которая имеет переменный шаг намотки и размещена на кольцеобразном каркасе, вращающемся вместе с валом.

Для измерения мощности в эксплуатацион-.

1о ных условиях без промежуточных вычислений вычислитель выполнен в виде измерителя час: тоты как функции крутящего момента за единицу оборота вала и содержит делитель частоты с переменным коэффициентом деления.

Работа устройства основана на измерении крутящего момента за определенный промежуток времени, задаваемый конкретным числом оборотов вала, что пропорционально мощности на валу. Это достигается применением

20 двух генераторов, частоты которых являются функцией в первом — крутящего момента, во втором — числа оборогов вала.

Действительно, если у генератора электрических колебаний частота FM ÿâëÿåòñÿ линей.25 ной функцией крутящего момента М,р на валу, то

30 где А — постоянный коэффициент, 28629G ф К II

Тп (4) Т„= К, (5) имеем

N=F„,. (6) 50

3

Если второй генератор имеет частоту FÄ, являющуюся линейной функцией числа и оборотов вала, на котором измеряется мощность, то

n=B F„, (2-) где  — постоянный коэффициент.

Подставляя (1) и (2) в N = К1 Af,ð и (ГОСТ 7057 — 54), получим

N =К,.А В F„, F„= К F,F„. (3) Выразив частоту Р„через период, имеем

Следовательно, мощность на валу будет характеризоваться числом импульсов ? „первого генератора за определенчое число периодов сигнала второго генератора, равное F„ т. е. при

Измерение мощности N на валу сводится к измерению частоты как последовательности импульсов за определенное время. Соотношение (6) положено в основу предлагаемого устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 — передающая часть устройства; на фиг. 3 — схема намотки передающей антенны А,.

Предлагаемое устройство для бесконтактного непрерывного измерения мощности на валу трактора состоит из передающей и приемной частей...

Передающая часть устройства располагается непосредственно на вращающемся измерительном валу и состоит из тензометрических измерительных элементов ТЭ, генератора частотномодулированного сигнала Г, усилителя

У,, передающей антенны А, с переменным шагом намотки и блока питания БП1.

Приемная часть устройства состоит из приемной антенны Аг, усилителя У>, блока автоматического вычисления мощности БВ, задатчика периода измерения Т„, блока питания

БП2 и регистрирующих блоков — цифрового регистратора ЦР, измерительного прибора

ИП и шлейфового осциллографа ШО. В работе может быть использован любой регистрир ующий блок.

Блок вычислителя состоит из усилителя-ограничителя (по амплитуде) УО и измерителя частоты ИЧ, предназначенных для выделения и измерения частоты генератора Г, а также из амплитудного детектора АД и делителя Д для выделения амплитудно-модулированного сигнала числа оборотов и вала. Измеряемая величина N (в виде часготы генератора Г за определенный период TÄ) регистрируется стре5

45 лочным измерительным прибором ИП или цифровым регистратором ЦР в зависимости от выполнения блока измерения частоты ИЧ.

Бесспорно, что точность цифровых измерителей частоты выше, чем аналоговых. Возможна также запись сигнала мощности шлейфовым осциллографом.

Устройство работает следующим образом.

Тензометрические элементы ТЭ (в частности тензодатчики, наклеенные, например, по схеме моста) преобразуют крутящие напряжения вала (М, ) в электрический сигнал, который управляет частотой генератора Г. Таким образом, частота генератора находится в прямой зависимости от М,.р. Напряжение генератора усиливается усилителем У, и передается в передающую антенну Аь которая вращается вместе с валом. Антенна А1 наматывается переменным шагом на кольцеобразный каркас так, что участки равномерной намотки с шагом h, чередуются с участками равномерной намотки с шагом Ь, (r>«hr). Число таких «сгустков» намотки и будет определять численное значение коэффициента В в формуле (2), так как при вращении антенны А> неподвижной антенной А воспринимается амплитудно-модулированный сигнал с частотой модуляции, кратной числу «сгустков».

Вся передающая часть устройства выполняется на транзисторах, устанавливается на валу и вращается вместе с ним. Блэк питания

БП, представляет собой малогабаритный аккумулятор необходимой емкости.

Антенны А, и А устанавливаются в непосредственной близости друг от друга, с тем, чтобы можно было загрублением чувствительности приемной части устройсгва устранить влияние внешних помех.

Амплитудно-модулированный (по скорости вращения) и частотно-модулированный (по крутящему моменту) сигнал передается через пространство и принимается неподвижной антенной А . Усиленный усилителем У сигнал

АМ, ЧМ разделяется на два канала в блоке вычислителя. В одном из них сигнал ограничивается по амплитуде усилителем-ограничителеM УО и подается на измеритель частоты

ИЧ, где происходит измерение частоты

Величина часготы, измеренная в относительных величинах (количество периодов за определенное число оборотов вала), будет равна мощности на валу в соответствии с уравнениями (5) и (6). Число оборогов вала измеряет другой канал блока вычислителя БВ. В этом канале происходит выделение частоты F â амплитудном детекторе АД и деление ее на выбранное число для того, чтобы иметь возможность фиксировать значения количества импульсов генератора F за определенное, наперед задаваемое число оборотов вала в соответствии с выражением (5). Импульс с делителя Д дает команду на сброс предыдущего значения на цифровом регистраторе и начало обсчета F Делитель Д дает также команду на отсчет числа периодов частоты

F„a измерителе частоты ИЧ. Измерительный прибор ИП в общем случае при достаточно малых значениях времени отсчета будет интегрировать дискретные величины мощности.

Коэффициент К (5) учитывается выбором величины Т„(выбором коэффициента В и коэффициента деления делителя Д). В общем случае коэффициент К можно учесть в масштабе шкалы измерительного прибора ИП, а коэффициент деления делителя Д будет переводным множителем.

В целях повышения точности отсчета возможен вариант измерения часготы цифровым методом, тогда значение мощности на валу за единицу оборота вала будет выражено числом периодов частоты F за это время.

В любом из этих вариантов имеется возможность записывать величину мощности на валу шлейфовым осциллографом.

Предмет изобретения

1. Устройство для бесконтактного измерения мощности на валу трактора в эксплуатацион286296 ных условиях, содержащее измерительные тензоэлсменты вала, генератор, усилительные каскады, приемную и передающую системы, измерительный прибор и блок вычислителя, огличаюи ееся тем, что, с целью упрощения схемы измерения и повышения ее надежности путем совмещения в одном канале передачи информации о крутящем моменте и оборотах вала, передающая система выполнена в виде катушки, которая имеет переменный шаг намотки и размещена на вращающемся вместе с валом кольцеобразном каркасе.

2. Устройство по и. 1, отлика,ош,.ееся тем, что, с целью обеспечения измерения мощности без промежуточных вычислений, вычислитель выполнен в виде измерителя частоты как функции крутящего момента за единицу оборота вала и содержит делитель частоты с переменным коэффициентом деления.

286о9о

Фиа t

Фи .-З

Составитель А. Свирщевский

Редактор E. С. Братчикова Техред Т. П. Курилко Корректор Н. Л. Бронская

Заказ 3853/14 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий нри Совеге Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2