Устройство для измерения крутящего момента

О и И с л н И E 4621

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ !

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 070778 (21) 2641828/18-10 (51)М. Кл.2

G L Э/10 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открыти и (23) Приоритет

Опубликовано 070780, Бюллетень ¹25 (53) УДК531.781 (088.8) Дата опубликования описания 07.0780 (72) Автор изобретения

А. М. Симкин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Изобретение относится к силоизме-" рительной технике и может быть использовано, например для измерения крутящего момента поворотных переклю- чателей.

Иэвеетен тензометрический динамометр для измерения крутящего момента, содержащий расположенный между двумя частями скручиваемого стержня упругий чувствительный элемент, выполненный в виде продольных пластин, радиально расположенных и равноудаленных от оси стержня, и тензорезисторы, не обеспечивает требуемой точности измерения (11 .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения крутящего момента, со- 20 держащее чувствительный элемент в.виде упругой пластины, консольно закрепленной на валу регулируемого электропривода и связанной через приемную полумуфту с осью испытуемого изделия,25 и индикатор (2j .

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения, связанная с отсутствием компенсации паразитного изгибающего момента от 3Q действия собственного веса упругой пластины.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель. достигается тем, что в устройство введен реостат компенсации паразитноГо изгибающего момента от действия собственного веса упругой пластины с "непрерывным" кольцевым реэистивным элементом и движком, кинематически связанным с валом электропривода и установленным с возможностью синфаэного вращения с упругой пластиной, а индикатор выполнен с регулируемым нулем отсчета, причем точка отвода резистивного элемента и движок подключены ко.входу регулировки нуля отсчета индикатора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 (a б, Ь, г ) — фазовые положения элементов устройства; на фиг. Э (0, 6, о, r ) — диаграммы зависимостей параметров устройства от фазовых положений элементов устройства.

Устройство для измерения крутящего момента (фиг. 1 и 2) содержит регулируемый электропривод в виде собственно электропривода 1 и регу746216 лируемого источника питания 2, вход которого связан с датчиком 3 угла поворота вала электропривода 1. На валу электропривода 1 закреплен чувствительный элемент в виде консольйой упругой пластины 4 с т«ейзорезисторами 5. Свободный конец упругой пластины 4 связан через приемную полумуфту б с осью испытуемого изделия 7. Тензорезисторы 5 соединены с индикатором 8 крутящего момента, который выполнен с регулируемым нулем отсчета. С валом электропривода

1 кинематически связан движок 9 рео- . стата 10 компенсацйй паразитного изгибающего момента от действия собственного веса упругой пластины 4, 15

Имеющего "непрерывный" кольцевой резистивный элемент с одной точкой, отвода 11. Движок 9 реостата 10 имеет "бесконечный" (более 360 ) угол ,поворота и установлен синфазно с 2О упругой пластиной 4, а точка отвода 11 расположена на горизонтальной линии 12, проходящей через геометрический центр 13 кольцевого реэистивного элемента реостата 10, и с той стороны по отношению к этому центру

13, с которой горизонтально ориентированная упругая пластина 4 с тензорезисторами 5 выдает (в процессе работы устройства) отрицательный по знаку сигнал погрешности.

Точка отвода 11 и движок 9 реостата 10 подключены ко входу регулировки нуля отсчета индикатора 8 крутящего момента.

На фиг. 2 (o,, Ь, Г ) показаны некоторые фазовые положения упругой пластины 4 и движка 9 реостата 10 устройства; направление вращения 14 упругой пластины и движка; вектор силы 15, воздействующей на упругую 4() пластину 4, как ответная реакция со стороны ведомой приемной полумуфты б; вектор силы тяжести (веса) 16 упругой пластины 4, приведенный к центру тяжести этой пластины; условное начало отсчета 17 угла поворота Р упругой пластины 4 и движка 9; плечо L силы

15 и плечо f силы 16.

Точками 18-21 (см. фиг. 3 О, 6, О, г ) показаны значения паразитно- () го изгибающего момента М и соотвЕтствующего ему выходного электрического сигнала 0 с тензорезисторов, эквивалентного момента М ь (сумма измеряемого и паразитного момента) и соответствующего ему выходного эквивалентного электрического сигнала

Мэ с тензорезисторов, сопротивления к реостата и смещения ь нуля отсчета для фазовых положений (углов поворота Ф) элементов, изображенных 60 на фиг. 2 ь точкой 18, на фиг. 2 6 точкой 19, на фиг. 2b точкой 20 и на фиг. 2г точкой 21.

Устройство работает следующим образом. 65

От регулируемого источника питания 2 на электропривод 1 подается нарастающее от нуля напряжение питания. Под действием нарастающего тока через обмотки электропривода соответственно увеличивается его крутящий момент. При достижении некоторого критического уровня крутящего момента вал электропривода

1 начинает поворачивать через упругую пластину 4 н приемную полумуфту 6 ось испытуемого иэделия 7.

При повороте вала электропривода

1 датчик 3 угла поворота вала электропривода выдает команду регулируемому источнику 2 питания на прекращение увеличения напряжения питания электропривода 1.

При передаче крутящего момента с вала электропривода 1 на ось испытуемого изделия 7 упругая пластина 4 с тензорезисторами 5 деформируется.

Степень деформации упругой пластины

4 определяется величиной передаваемого крутящего момента. В зависимости от величины крутящего момента тензорезисторы 5 выдают соответствующий электрический сигнал, поступающий на индикатор 8 крутящего мо-, мента, показывающего результат измерения.

В процессе поворота упругой пластины 4 с тензорезисторами 5 в зависимости от фазового положения упругой пластины на результат измерения влияет паразитный изгибающий момент

М от действия собственного веса 16 упругой пластины 4. .На фиг. 2 (O, б, 6, r ) видно, что величина и знак измеряемого крутящего момента (произведение силы 15 на плечо L) имеет постоянную величину и постоянный знак, независимо от фазового положения упругой пластины 4.

Поскольку оба момента и измеряемый (постоянный по величине и знаку) и паразитный (переменный по величине и знаку) действуют на одну общую

Упругую плаСтину 4, то последняя реагирует на эквивалентный момент

Мэ ь, равный алгебраической сумме действующих моментов.

Соответственно и выходной электрический сигнал 0 с тенэорезисторов 5 представляет собой алгебраическую сумму сигналов от каждого из моментов.

Одновременно с поворотом упругой пластины 4 осуществляется синхронный и синфазный поворот движка 9 реостата 10.

Характер изменения сопротивления реостата от фазового положения (угла поворота Р) движка 9 показан на фиг. ЗЬ, а вызываемого им смещения д начала нуля отсчета индикатора 8 крутящего момента — на фиг. Зг

При указанном выше конструктивном исполнении реостата, кинематических

746216связях его движка и соответствующей ориентации точки отвода в процессе работы устройства обеспечивается периодическое изменение сопротивления реостата 10 от нуля.(точка 21, фиг. ЗЬ ) при повороте его движка 9 на каждые 180

При этом максимум сопротивления соответствует каждому горизонтальному положению упругой пластины 4, при котором сигнал от паразитного изгибающего момента вызывает максимальный подъем показаний индикатора 8 крутящего момента (точка 19, фиг.. 36), а минимум сопротивления (нуль) соответствует каждому другому горизонтальному положению упругой пластины, при котором сигнал от паразитного изгибающего момента вызывает максимальный спад показаний индикатора (точка 21 фиг. 3 8 ) .

Максимальное сопротивление реостата 10 подбирается такой величины, что создаваемое им смещение нуля индикатора в отрицательную сторону равно по абсолютной величине действию сигнала от паразитного изгибающе- д го момента, вызывающего максимальный подъем показаний.

При синхронном и синфазном повод роте движка 9 реостата 10 и упругой пластины 4 с тензорезисторами 5 обес- gp печивается взаимная компенсация этих обоих факторов, влияющих на показа ния индикатора 8 крутящего момента.

Из сопоставления диаграмм, изображенных на фиг. ЗΠ— фиг. 3 г вид- З5

Но что увеличению паразитного изгибающего момента (участок 21-18-19, фиг. Зй ) соответствует увеличению эквивалентного электрического сигнала 0з„э (участок 21-18-19, фиг. 35 ), О которому, в свою очередь, соответствует увеличение сопротивления реостата (участок 21-18-19, фиг. 3 5 ), вызывающее смещение нуля индикатора 8 в отрицательную сторону (участок 21-19, фиг. Зг ) ..

И, наоборот, уменьшению паразитного изгибающего момента (участок

19-20-21, фиг. За ) соответствует уменьшение эквивалентного электрического сигнала Од„ь (участок 1920-21, фиг. 3 6 ), которому, в свою очередь, соответствует уменьшение сопротивления реостата (участок

19-20-21, фиг. 3 Ь ), вызывающее смещение нуля индикатора 8 в положительную сторону (участок 19-21, фиг. Зг )..

Такое выполнение устройства позволит обеспечить независимость показаний индикатора от параэитного изгибающего момента и, следовательно, повысить точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента, содержащее чувствительный элемент в виде упругой пластины, консольно закрепленной на валу регулируемого электропривода и связанной через приемную полумуфту с осью испытуемого изделия, и индикатор, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введен реостат компенсации паразитного изгибающего момента от действия собственного веса упругой пластины с "непрерывным" кольцевым резистивным элементом и движком, кинематически связанным с валом электропривода и установленным с возможностью синфазного вращения с упругой пластиной, а индикатор выполнен с регулируемым нулем отсчета, причем точка отвода резистивного элемента и движок подключены ко входу регулиров- ки нуля отсчета индикатора.

И сточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 474713, кл. G 01 L 3/ fO, 1973. ! 2. Высоцкий A.A. Динамометрирование сельскохозяйственных машин.

М., "Машиностроение", 1968, с.125 (прототип).

746216 и э«В

Составитель Г.Целибеев

Редактор Н.Шильникова Техред А. Куликовская Корректор С.Шекмар

Заказ 4096/14 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4