CS211576B1

CS211576B1 - A device for detecting the torsion angle of a measuring shaft

Info

Publication number: CS211576B1
Application number: CS772079A
Authority: CS
Inventors: Pavel Bakos
Original assignee: Pavel Bakos
Priority date: 1979-11-12
Filing date: 1979-11-12
Publication date: 1982-02-26

Abstract

Vynález se týká měření kroutícího momentu točivých strojů a graduování měřicího členu zařízení pro toto měření. Vynálezem je řešeno měření á vyhodnocování úhlu zkroucení . měřicího členu představovaného torzním měřicím hřídelem v závislosti na přenášeném výkonu stroje. S přihlédnutím k obr. 1 je měřicí hřídel 21 opatřen ve dvou Od sebe vzdálených rovinách, jejichž vzdálenost je závislá na maximálním požadovaném zkroucení měřicího hřídele 21 vlivem zatěžovacího kroutícího momentu a kolmých na jeho osu, ozubenými koly 2, 12. kolem nichž jsou souose upraveny ozubené věnce J, 4 a 13. 14. Každý' pár ozubeného kola 2 a 12 a jemu příslušných ozubených věnců 4, 4 a 13 ■ 14 představuje kapacitní snímač 1, 11 . který vyhodnocuje vzájemnou polohu zubů ozubeného kola 2 a 12 a zubů ozubených věnců 4, 4 a 14, 14 a převádí ji na kmitočet výstupního signálu F, a F?. Z tohoto kmitočtu se po detekci v měřTči fáze 4¾ vyhodnocuje úhel zkroucení měřicího hřídele 21, který je na výstupu měřiče fáze 32 udáván v číslicovém tvaru. V alternativě provedení vynálezu podle obr. 3 umožňuje zařízení graduaci- měřicího hřídele 21.The invention relates to the measurement of the torque of rotating machines and the graduation of the measuring element of the device for this measurement. The invention solves the measurement and evaluation of the angle of torsion of the measuring element represented by a torsion measuring shaft depending on the transmitted power of the machine. With reference to Fig. 1, the measuring shaft 21 is provided in two planes spaced apart, the distance of which depends on the maximum required torsion of the measuring shaft 21 due to the load torque and perpendicular to its axis, with gear wheels 2, 12. around which the gear rings 1, 4 and 13 are arranged coaxially. 14. Each pair of gear wheels 2 and 12 and the corresponding gear rings 4, 4 and 13 ■ 14 represents a capacitive sensor 1, 11. which evaluates the relative position of the teeth of the gear wheel 2 and 12 and the teeth of the ring gears 4, 4 and 14, 14 and converts it into the frequency of the output signal F, and F?. From this frequency, after detection in the phase meter 4¾, the angle of twist of the measuring shaft 21 is evaluated, which is given in digital form at the output of the phase meter 32. In an alternative embodiment of the invention according to Fig. 3, the device allows graduation of the measuring shaft 21.

Description

OPMAYENKÁ popisu vynálezu k autorskému osvědčení č. 211376OPMAYENKA description of the invention to the author's certificate No. 211376

V popisů vynálezu k autorskému osvědčení č. 211576 má být na str. 3, ř. 7:In the descriptions of the invention for the author's certificate No. 211576, it should be on page 3, line 7:

Místo: · „věnce 13, 14 vytvářejí druhý kapacitní snímač 11.“ Správně: věnce 3, 4 vytvářejí první kapacitní snímač 1'a obdobně .druhé ozubené kolo 12 a ozubené Věnce 13, vytvářejí druhý kapacitní snímač 11.“Instead: "the rims 13, 14 form a second capacitive sensor 11." Correctly: the rims 3, 4 form a first capacitive sensor 1 'and likewise the second gear 12 and the gear rims 13, form a second capacitive sensor 11. "

Na str. 3, ř. 11: .On page 3, line 11:.

Místo: „druhé levé ozubené věnce 2, 13 a na první...“ Správně: „druhé levé ozubené věnce 3, 13 a na první...“Location: "second left gear rings 2, 13 and first ..." Right: "second left gear rings 3, 13 and first ..."

Na str. 3, odst. 3, ř. 2:On page 3, paragraph 3, line 2:

Místo: v tom, že měřicí přístroj 21 je . ..“Location: in that the measuring instrument 21 is. .. "

Správně: „... v tom, žě měřicí hřídel 21 je ...“Correct: "... in that the measuring shaft 21 is ..."

Na str. 4, odst. 6, ř. 1:On page 4, paragraph 6, line 1:

Místo: ,,. .. zkroucení měřicího· hřídeie 25 je .. .“Location: ,,. .. the twist of the measuring shaft 25 is ... ”

Správně: „... zkroucení měřicího hřídele 21 je ...“Correct: "... the twist of the measuring shaft 21 is ..."

Na str.'4, odst. 9, ř. 1:On page 4, paragraph 9, line 1:

Místo: „... je ve výstupní paměti ukládáno,...“Location: "... is stored in the output memory, ..."

Správně: je ve výstupní paměti 40 ukládáno,...“Correct: it is stored in the output memory 40, ... ”

OSÁD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY ' Vynález se týká zařízení pro zjištování úhlu zkroucení měřicího hřídele zatěžovaného kroutícím momentem a použitelného jednak i v prostředí vyšších teplot pro měření kroutícího momentu měřeného objektu i při vysokých otáčkách měřicího hřídele a jednak pro graduaci měřicího hřídele při jeho statickém zatížení známým kroutícím momentem.SUMMARY OF THE INVENTION AND DISCLOSURES The present invention relates to a device for detecting the torque angle of a measuring shaft loaded with torque and usable both in high temperature environments for measuring the torque of a measured object even at high speed of the measuring shaft and torque.

Moment dvojice vnějších sil, působících v rovině kolmé k ose měřicího hřídele, namáhá měřicí hřídel krutém a vyvolává v něm deformaci vyjádřenou ekvivalentním úhlem natočení dvou od. sebe vzdálených průřezů.The moment of a pair of external forces acting in a plane perpendicular to the axis of the measuring shaft stresses the measuring shaft torsionally and causes a deformation therein expressed in an equivalent angle of rotation of two from. cross sections.

Dosud známá zařízení pro zjištování úhlu zkroucení měřicího hřídele mají na otočném měřicím hřídeli v rovinách dvou od sebe vzdálených průřezů vytvořena ozubená kola přednostně se stejným počtem zubů; Souose s měřicím hřídelem je na neotočné statorové ' části kolem 'každého ozubeného kola u prvního zařízení upraven věnec s počtem a tvarem výstupků odpovídajícím ozubenému kolu. U každého pářu ozubeného kola a věnce s výstupky je snímač, který převádí otáčky měřicího hřídele na výstupní elektrický signál. Snímač pracuje na principu změny magnetického odporu uzavřeného magnetického obvodu cívky. Magnetický obvod je tvořen uvedeným párem ozubeného kola a věnce s výstupky. Změnou magnetického odporu se v cívce indukuje elektromotorická síla o určitém napětí. Průběh indukovaného napětí odpovídá průběhu zubů ozubeného kola nad jim příslušnými výstupky věnce a považuje se za užitečný výstupní elektrický signál. Fázový rozdíl výstupních elektrických signálů z obou snímačů se vyhodnocuje v měřiči fáze a odpovídá úhlu zkroucení měřicího hřídele úměrnému velikosti přenášeného kroutícího momentu.Prior art devices for detecting the angle of torsion of the measuring shaft have gears preferably having the same number of teeth on the rotating measuring shaft in planes of two spaced apart cross-sections; Along with the measuring shaft, a ring with a number and shape of projections corresponding to the gear is provided on the non-rotatable stator portion about each gear of the first device. There is a sensor for each gear and rim gear pair that converts the measuring shaft speed to an output electrical signal. The sensor works on the principle of changing the magnetic resistance of the closed coil magnetic circuit. The magnetic circuit is formed by said pair of gear and rim with lugs. By changing the magnetic resistance, an electromotive force of a certain voltage is induced in the coil. The course of the induced voltage corresponds to the course of the gear teeth above their respective rim lugs and is considered a useful electrical output signal. The phase difference of the output electrical signals from both sensors is evaluated in the phase meter and corresponds to the measuring shaft torsion angle proportional to the magnitude of the transmitted torque.

U druhého známého zařízení jsou kolem 'každého ozubeného kola souose upraveny dva vzájemně elektricky izolované ozubené věnce, které převádějí otáčky měřicího hřídele na změny kapacity mezi zuby otáčejícího se ozubeného kola a zuby dvou neotáčejících še ozubených věnců. Změna kapacity se převede na změnu přenášeného výkonu vysokofrekvenčního signálu, čímž dochází k amplitudové modulaci vysokofrekvenčního signálu. Vlastní vyhodnocovací aparatura změny kapacity působí tedy jako amplitudový.modulátor výstupního elektrického signálu snímače. Fázový rozdíl zdetekovaných amplitudově modulovaných vysokofrekvenčních signálů z obou snímačů se jako u prvního zařízení rovněž vyhodnocuje v měřiči fáze a odpovídá úhlu zkroucení měřicího hřídele úměrnému velikosti přenášeného kroutícího momentu.In a second known device, two electrically insulated gear rings are arranged coaxially around each gear, which converts the measuring shaft speed to capacity changes between the teeth of the rotating gear and the teeth of the two non-rotating gear rings. The change in capacity is converted to a change in the transmitted power of the RF signal, thereby amplifying modulation of the RF signal. The actual capacitance evaluation device thus acts as an amplitude modulator of the sensor output electrical signal. The phase difference of the detected amplitude-modulated RF signals from both sensors is also evaluated in the phase meter as in the first device and corresponds to the measuring shaft twist angle proportional to the magnitude of the transmitted torque.

Nevýhodou prvního zařízení je principiálně malá amplituda výstupního elektrického signálu snímače, který má v důsledku toho horší odolnost proti elektrickému rušení. Další ne.výhodou je to, že amplituda výstupního elektrického signálu je závislá na otáčkách měřicího hřídele, čímž je omezena minimální hodnota otáček měřicího hřídele. Rovněž požadavek 'dodržení co nejmenší mezery mezi otáčejícím se ozubeným kolem a ozubeným věncem, které je nutná pro zvětšení amplitudy výstupního elektrického signálu, přináší v praxi potíže při přesné výrobě rotačních součástí a jejich uložení.A disadvantage of the first device is in principle the low amplitude of the output electrical signal of the sensor, which consequently has a lower resistance to electrical interference. A further disadvantage is that the amplitude of the output electrical signal is dependent on the speed of the measuring shaft, thereby limiting the minimum value of the speed of the measuring shaft. Also, the requirement of keeping the gap between the rotating gear and the ring gear as small as possible, which is necessary to increase the amplitude of the output electrical signal, presents in practice difficulties in accurately manufacturing the rotating components and their mounting.

Nevýhodou druhého zařízení je typicky malá hloubka amplitudové modulace vysokofrekvenčního signálu snímače jakožto důsledek relativně malé. změny kapacity, což vyžaduje poměrně, vysoký výkon budicího oscilátoru k tomu, aby změna amplitudy vysokofrekvenčního signálu byla zpracovatelná. Dále je nutno z principu činnosti zařízení stabilizovat kmitočet budicího oscilátoru na jednom kmitočtu nejčastěji pomoci zpětné vazby. Z toho potom vyplývají určité nároky při obsluze zařízení, která musí respektovat malou odolnost zařízení proti poruchám. Nevýhodou je rovněž to, že amplituda zdetekovaného amplitudově modulovaného vysokofrekvenčního signálu se dá jen do určité míry ovlivnit kvalitou amplitudového detektoru. ·The disadvantage of the second device is typically the low amplitude modulation depth of the high-frequency sensor signal as a result of the relatively small. capacitance variation, which requires a comparatively high power of the excitation oscillator to make the variation in the amplitude of the high frequency signal processable. Furthermore, it is necessary to stabilize the excitation oscillator frequency at one frequency by means of the principle of operation of the device, most often by means of feedback. This implies certain demands when operating the equipment, which must respect the low fault tolerance of the equipment. Another disadvantage is that the amplitude of the detected amplitude modulated RF signal can only be influenced to some extent by the quality of the amplitude detector. ·

Konečně poslední nevýhodou je to, že se vyžaduje dobrá linearita přenosové cesty od výstupní vazební cívky snímače až do vstupu zesilovačů měřiče fáze, a to především linearita detektoru, protože nelinearitou se snižuje změna amplitudy vysokofrekvenčních signálů snímačů.Finally, the last disadvantage is that a good linearity of the transmission path from the sensor output coupling coil to the phase meter amplifier input is required, especially the linearity of the detector, since the non-linearity decreases the amplitude change of the high frequency sensor signals.

**

2' / 2115762 '/ 211576

IAND

U Obou zařízení je typická malá odolnost proti jiskření v blízkosti měřiče fáze, a proti ruěení vyrovnávacími^ťj. zemními, proudy , zejména při malých amplitudách výs.tupniho ' elektrického signálu, . .Both devices are characterized by low spark-resistance in the vicinity of the phase meter and against disturbance by the equalizer. ground currents, in particular at low amplitudes of the output electrical signal,. .

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro zjištování úhlu zkroucení měřicího hřídele podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na měřicím hřídeli otočně uloženém v.e skříni a spojeném na svém jednom konci se zatěžovacím agregátem nebo s' upevňovacím blokem a na svém druhém konci s hnacím agregátem nebo’s dvouramennou pákou, jsou ve vzdálenošr ti, závislé na maximálním požadovaném zkroucení měřicího hřídele vlivem zatěžovacího .kroutícího momentu, vytvořena ozubená kola, k jejichž zubům přiléhají výstupky souosých Věnců, uložených elektricky izolovaně ve skříni, přičemž tyto věnce jsou vodivě spojeny s kmitočet určujícími vstupy jim příslušných kmitočtových modulátorů, jejichž výstupy jsou přes kmitočtově detektory připojeny na vstupy měřiče fáze.[0007] The disadvantage of the above-mentioned disadvantages is that of the measuring shaft torsion angle detection according to the invention, characterized in that the measuring shaft is rotatably mounted in a housing and connected at one end to the load unit or to the mounting block and at the other end to the drive unit or By means of a two-arm lever, gears are formed in the distance, depending on the maximum required torque of the measuring shaft due to the load torque, to the teeth of which the teeth of the coaxial rims are placed electrically isolated in the housing. corresponding frequency modulators, the outputs of which are connected via frequency detectors to the inputs of the phase meter.

Podle jedné alternativy provedení vynálezu jsou věnce distančními kroužky rozděleny na první levý ozubený věnec a druhý levý ozubený věnec a na první pravý ozubený věnec a druhý pravý ozubený'věnec.According to an alternative embodiment of the invention, the spacers are divided by spacer rings into a first left gear ring and a second left gear ring and a first right gear ring and a second right gear ring.

- Podle druhé alternativy provedení jsou mezi ozubené.věnce a kmitočet určující vstupy, jim příslušných kmitočtových modulátorů vřazeny elektrické otočné spoje.According to a second alternative embodiment, electrical rotary connections are interposed between the gear rings and the frequency determining inputs of the respective frequency modulators.

**

Podle třetí alternativy provedení je první kmitočtový detektor svým výstupem připojen na první vstup fázového detektoru, jehož výstup je připojen jednak na hradlovací. vstup hradla a jednak na vstup řídicího bloku , zatímco druhý kmitočtový detektor je svým výstupem připojen na druhý vstup fázového detektoru, přičemž na hradlovaný vstup hradla je připojen výstup násobiče kmitočtu, na jehož vstup je připojen buáto výstup prvního kmitočtového detektoru nebo druhého kmitočtového detektoru, zatímco výstup hradla je připojen na počítací vstup obousměrného čítače, na jehož řídicí vstup je připojen druhý výstup řídicího bloku, připojeného svým prvním výstupem na ovládací vstup výstupní paměti, na jejíž vstup dat je připojen výstup obousměrného čítače, na jehož vstup směru posuvu je připojen výstup přepínače a na jehož vstup dat je připojen výstup pevné paměti, přičemž výstup výstupní paměti,je v podstatě výstupem měřiče fáze, jehož vstupy jsou v podstatě tvořeny výstupy Kmitočtových detektorů. ' .According to a third alternative embodiment, the first frequency detector is connected to the first input of a phase detector, the output of which is connected to a gating gate. the gate input and the control block input, while the second frequency detector is outputted to the second phase detector input, the gate input is connected to a frequency multiplier output to which either the first frequency detector or second frequency detector output is connected while the gate output is connected to the counter input of the bi-directional counter, to whose control input the second output of the control block is connected, connected by its first output to the control input of the output memory; and to which the output of the fixed memory is connected to the data input, wherein the output of the output memory is essentially the output of a phase meter, the inputs of which consist essentially of the outputs of the Frequency Detectors. '.

tt

Výhody zařízení podle vynálezu spočívají v tom, že převedením změny kapacity na změnu kmitočtů výstupních signálů kmitočtových modulátorů, tedy na kmitočtovou modulaci, vyhodnocovací zařízení této změny kapacity působí jako kmitočtový modulátor generovaného výstupního signálu. jAdvantages of the device according to the invention are that by converting the capacity change to the frequency modulation of the output signals of the frequency modulators, i.e. frequency modulation, the capacity change evaluation device acts as a frequency modulator of the generated output signal. j

Malá změna kapacity kapacitních snímačů vyvolá dostatečnou změnu kmitočtového zdvihu výstupních signálů kmitočtových modulátorů a velikost změny je závislá na středním kmitočtu generovaného výstupního signálu. Kmitočtově modulovaný signál je podstatně odolnějšíA small change in capacitance sensor capacity causes a sufficient change in the frequency stroke of the output signals of the frequency modulators, and the magnitude of the change is dependent on the middle frequency of the generated output signal. The frequency modulated signal is significantly more robust

- proti průmyslovému rušeni, které má charakter změny amplitudy rušivých signálů. Rovněž přenosová cesta nemusí být lineární.- against industrial interference, which has the character of changing the amplitude of the interference signals. Also, the transmission path need not be linear.

Výhodou zařízení podle vynálezu dále je, že -lze měřicí hřídel graduovat v zařízení využívajícím stejného principu zjišíování úhlu zkroucení tohoto hřídele jako při použití zařízení pro měření kroutícího momentu měřeného objektu.' Tim,že se použije v obou případech stejný měřič fáze, snižuje se systematická chyba měření. ' ,An advantage of the device according to the invention is further that the measuring shaft can be graduated in a device employing the same principle of detecting the angle of torsion of this shaft as when using a torque measuring device of the object to be measured. By using the same phase meter in both cases, the systematic measurement error is reduced. ',

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na připojených výkresech , kde znázorňuje obr. 1 schematicky měřicí hřídel s kapacitními snímači a kmitočtovými modulátory, obr·.An exemplary embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows schematically a measuring shaft with capacitive sensors and frequency modulators, FIG.

příčný řez vedený rovinou A A v obr. 1, obr. 3 schematicky měřicí hřídel vložený do skříně graduačního zařízeni a obr. 4 blokové schéma elektrických obvodů zařízení.1, 3 shows schematically a measuring shaft inserted into the housing of the graduation apparatus, and FIG. 4 shows a block diagram of the electrical circuits of the apparatus.

Zařízení podle vynálezu v použití pro měření kroutícího momentu měřeného objektu má na otočně uloženém torzním měřicím hřídeli 21 (obr. I) , spojeném na svém jednom konci zatěžovací zubovou spojkou 25 se zatěžovacim agregátem 2] a na svém druhém konci hnací zubo vou spojkou 26 s hnacím agregátem 24. ve vzdálenosti L, závislé na maximálním požadovaném zkroucení měřicího hřídele 21 vlivem přenášeného kroutícího momentu, vytvořena ozubená kola 2, 12. K jejich zubům přiléhají výstupky Souosých ozubených věnců 2, 4 a 13, 14. které jsou elektricky izolovaně neotočně uloženy ve skříni zařízení 22. První ozubené kolo 2 a ozubené věnce JJ, 14 vytvářejí druhý kapacitní snímač 11. Ozubené věnce 3. 4 a 13t 14 jsou připojeny na kmitočet určující vstupy jim příslušných kmitočtových modulátorů J, 17 jejichž výstupy jsou přes kmitočtové detektory JI, 41 připojeny na vstupy měřiče fáze 32. Ozubené věnce J, 4 ^{a 1} 3. ϋ, jsou distančními kroužky J, 15 rozděleny na samostatné první a druhé levé ozubené věnce 2, 13 a na první a druhé pravé ozubené věnce J, 14. První levý a první pravý ozubený věnec J, 1 spolu s prvním distančním kroužkem J jsou vloženy do první ho izolačního pouzdra 6, připevněného ke skříni 22. Obdobně jsou druhé ozubené věnce 13.The device according to the invention in use for measuring the torque of the object to be measured has, on a rotatably mounted torsion measuring shaft 21 (FIG. 1), connected at one end by a load claw coupling 25 to a load assembly 2]. gear wheels 24 are formed at a distance L as a function of the maximum required torsion of the measuring shaft 21 due to the transmitted torque, the toothed wheels 2, 12 are adjacent to their teeth. The projections of the coaxial gear rings 2, 4 and 13, 14 are electrically insulated. in the housing of the device 22. The first gear 2 and the gear rings 11, 14 form a second capacitive sensor 11. The gear rings 34 and 14t 14 are coupled to a frequency defining the inputs of their respective frequency modulators J whose outputs are via frequency detectors J1, 41 connected to inputs of phase meter 32. The gear rings J, 4 ^and 13, ϋ, are separated by spacer rings J, 15 into separate first and second left gear rings 2, 13 and the first and second right gear rings J, 14. The first left and first right gear rings J, 1 together with the first spacer ring J are inserted into a first insulating sleeve 6 attached to the housing 22. Similarly, the second gear rings 13 are provided.

s druhým distančním kroužkem 15 vloženy do druhého izolačního pouzdra 16.with the second spacer ring 15 inserted into the second insulating sleeve 16.

První kmitočtový detektor 31 (obr. 4) je svým výstupem připojen jednak na vstup , násobiče kmitočtu 34, jehož výstup je připojen na hradlovaný vstup hradla JJ, a jednak na první vstup fázového detektoru JJ, jehož výstup je připojen jednak na hradlovací vstup hradla 35 a jednak na vstup řídicího bloku 36. zatímco druhý kmitočtový detektor .41 je svým výstupem připojen na druhý vstup fázového detektoru JJ, přičemž výstup hradla 35 je připojen na počítací vstup obousměrného čítače 37. na jehož řídicí vstup je připojen druhý výstup řídicího bloku 36. připojeného svým prvním výstupem na ovládací vstup výstupní paměti 40. na jejíž vstup dat je připojen výstup obousměrného čítače 37. na jehož vstup směru posuvu je připojen výstup přepínače JJ a na jehož vstup dat je připojen výstup pevné paměti 38, přičemž výstup výstupní paměti 40 je v podstatě výstupem měřiče fáze 32. jehož vstupy jsou v podstatě tvořeny výstupy kmitočtových detektorů JI, 41.The first frequency detector 31 (FIG. 4) is connected to an input, a frequency multiplier 34, the output of which is connected to the gate input of the gate JJ, and to the first input of a phase detector JJ, whose output is connected to the gate input of gate 35. and on the other hand to the input of the control block 36. while the second frequency detector 41 is connected to the second input of the phase detector 11, the gate output 35 is connected to the counter input of the bi-directional counter 37. connected by its first output to the control input of the output memory 40, to whose data input the output of the bidirectional counter 37 is connected, to whose feed direction input the output of the switch 11 is connected and to the data input is the fixed memory output 38, essentially the output of a phase meter 32 whose inputs are below It consists of outputs of frequency detectors J1, 41.

Zařízeni podle vynálezu v použiti pro graduaci měřicího hřídele 21 (obr. 3) se odlišuje od zařízení pro měření kroutícího momentu (obr. 1) v tom, že měřicí přistroj 21 je zatěžovací zubovou spojkou 25 neotočně spojen s upevňovacím blokem 43. tvořícím součást rámu 52 zařízení. Na upevňovacím bloku 43 je svým jedním koncem na .prvním ložisku 49 otočně uložena skříň JJ, která je svým druhým koncem otočně uložena na druhém ložisku 50. jehož vnitřní kroužek je nasunut na válcovém výstupku příruby 51 připevněné rovněž k rámu 52 zařízení. Měřicí hřídel 21 je hnací zubovou spojkou 26 spojen s dvouramennou pákou 44. jejím trubkovým nábojem JJ, který je kluzně uložen ve válcovém výstupku příruby 51· 'The device according to the invention in use for graduating the measuring shaft 21 (Fig. 3) differs from the torque measuring device (Fig. 1) in that the measuring device 21 is non-rotatably coupled to the load block 43 forming part of the frame 52 facilities. A housing 11 is rotatably mounted on the mounting block 43 with its one end on the first bearing 49, which is rotatably mounted on the second bearing 50 with its other end 50, the inner ring of which is slid onto the cylindrical projection of the flange 51 also attached to the frame 52 of the device. The measuring shaft 21 is connected to the two-arm lever 44 by the drive gear coupling 26 by its tubular hub 11 which is slidably mounted in the cylindrical projection of the flange 51 ''.

Ozubené věnce J, J,respektive JJ, 14 jsou s kmitočet určujícími vstupy kmitočtových modulátorů J, 17 spojeny jim příslušným prvním elektrickým otočným spojem JJ, respektive druhým elektrickým otočným spojem 46.The gear rings J, J and JJ, 14, respectively, are coupled to the frequency determining inputs of the frequency modulators J, 17 by their respective first electrical rotary joints 11 and 14, respectively.

Skříň 42 je hnacím převodem 48 spojena s pastorkem motoru 47.The housing 42 is coupled to the pinion of the motor 47 by a drive gear 48.

Postavení zubů ozubeného kola 2, 12 oproti zubům ozubených věhců_J, 4 a JJ , JJ. podle obr. 2 je pro funkci zařízení rozhodující ve dvou polohách. Při vzájemném otáčení ozubenéno' kola 2, 12 proti ozubeným věncům J,4 a JJ, 14 bez· ohledu na to, zda se otáčí nebo neotáčí měřicí hřídel 21 , se zub ozubeného kola 2, 12 střídavě dostává do polohy proti zubu nebo zubové mezeře ozubených yěnců J, J a 13. 1 4. Tím se mění kmitočet kmitočtových modulátorů J, 17 tak, že modulační signál výstupního signálu F^ z prvého kmitočtového modulátoru 2 obsahuje informaci o.vzájemné poloze zubů prvního ozubeného kola J oproti zubům ozubených věnců J, J a obdobně modulační signál výstupního signálu Fg z druhého kmitočtového modulátoru 17 obsahuje informaci o vzájemné poloze zubů druhého ozubeného kola JJ oproti zubům ozubených věnců JJ, 14.Alignment of the teeth of the gear wheels 2, 12 relative to the teeth of the gear rollers 1, 4 and 11, 11. according to FIG. 2 it is decisive for the operation of the device in two positions. When the gear 2, 12 is rotated relative to the ring gear J, 4 and JJ 14 relative to each other, regardless of whether the measuring shaft 21 is rotating or not, the gear 2, 12 alternately moves against the tooth or tooth gap Thus, the frequency of the frequency modulators J, 17 is changed so that the modulation signal of the output signal F ^ from the first frequency modulator 2 contains information about the relative position of the teeth of the first gear J relative to the teeth of the gear rings J. Similarly, the modulation signal of the output signal Fg from the second frequency modulator 17 includes information about the relative position of the teeth of the second gear 11 relative to the teeth of the gear rings 11, 14.

Výstupní signály F₁ a Fg jsou přivedeny na jim· příslušně vstupy kmitočtových detektorů 31. 41, na jejichž výstupech jsou detekcí obnovené modulační signály výstupních signálů Fj a Fg, kmitočtovými detektory 31, 41 vytvarované zpravidla na signály pravoúhlého průběhu, jejichž opakovači kmitočet se rovná součinu vzájemných otáček ozubených kol _2 , 1 2 oproti ozubeným věncům £ a 13> 14 za dobu jedné sekundy a počtu zubů příslušného ozubeného kola 2, 12.The output signals F and FG ₁ are coupled to their corresponding input of frequency · detectors, 31, 41, on whose output the restored modulation signal detection output signals Fj and Fg, by frequency detectors 31, 41 formed on the generally square wave signals whose repetition frequency is equal to the product of the relative speeds of the gears 2, 12 relative to the gears 8 and 13> 14 for one second and the number of teeth of the respective gear 2, 12.

Výstupní .signály z kmitočtových detektorů 31. 41 jsou přivedeny na první a druhý vstup fázového detektoru 33. který zpravidla z nástupní hrany signálu přivedeného na první vstup a z následující nástupní hrany signálu přivedeného na druhý vstup vytvoří počítací impuls, jehož šířka je daná časovou odlehlostí mezi uvedenými nástupními hranami signálů.The output signals from the frequency detectors 31, 41 are applied to the first and second inputs of the phase detector 33, which typically generates a counting pulse whose width is given by the time delay between the input edge of the signal applied to the first input and the subsequent input edge of the signal applied to the second input. by said signal entry edges.

Výstupní signál je přiveden buáto z prvního kmitočtového detektoru JI,nebo z druhého Kmitočtového detektoru 41 na vstup násobiče kmitočtu 34. který opakovači kmitočet přivedeného signálu násobí číslem N, které je závislé na počtu zubů po obvodě ozubeného kola 2, 12 a na požadované přesnosti měření úhlu zkroucení měřicího hřídele 21 tak, aby každý jednotlivý kmit výstupního signálu násobiče kmitočtu 34 představoval zvolenou úhlovou jednotku. .The output signal is supplied either from the first frequency detector 11 or from the second frequency detector 41 to the input of the frequency multiplier 34. which multiplies the repetition rate of the applied signal by N, which is dependent on the number of teeth around the circumference of the gear 2, 12 and the required measurement accuracy. the twist angle of the measuring shaft 21 such that each individual oscillation of the output signal of the frequency multiplier 34 represents a selected angular unit. .

Signál z výstupu násobiče kmitočtu 34 je přiveden na hradlovaný vstup hradla 33, na jehož hradlovací vstup jsou současně přivedeny počítací impulsy z výstupu fázového detektoru 33· Působením počítacích impulsů na hradlovacím vstupu hradla 35 jsou na počítací vstup obousměrného čítače 31 z výstupu hradla 35 přivedeny impulsy, jejichž počet je úměrný šířce počítacího impulsu.The signal from the output of the frequency multiplier 34 is applied to the gated input of the gate 33, to which the gating input is simultaneously supplied with counting pulses from the output of the phase detector 33 By applying counting pulses to the gating input of the gate 35. , the number of which is proportional to the width of the counting pulse.

Před vlastním měřením úhlu zkroucení je na vstupu směru posuvu obousměrného čítače 37 nastaveno čítání směrem vpřed a čítač počítá od nuly k číslu, které udává počet impulsů, které přešly přes hradlo 35 na vstup obousměrného čítače 37 po'dobu trvání počítacího impulsu na hradlovacím vstupu hradla 33· Toto číslo se uloží v pevné paměti 38 a ja přivedeno přes výstupní informační kanál K₁ na vstup dat obousměrného čítače 37.Before the actual twist angle measurement, the forward direction of the bidirectional counter 37 is set to count forward and the counter counts from zero to a number indicating the number of pulses that passed through the gate 35 to the bidirectional counter 37 during the counter pulse duration. 33 This number is stored in the non-volatile memory 38 and fed via the output information channel K ₁ to the bi-directional counter data input 37.

Při vlastním měření úhlu zkroucení měřicího hřídele 25 je na vstupu směru posuvu v obousměrném čítači 37 nastaven směr vzad a obousměrný čítač 37 počítá .od čísla, které je přiváděno na vstup dat přes výstupní informační kanál Kj, směrem k nule.In the actual measurement of the torsion angle of the measuring shaft 25, the reverse direction is set at the feed direction input in the bidirectional counter 37 and the bidirectional counter 37 counts from the number that is inputted through the output information channel K1 towards zero.

V případě, kdy měřicí hřídel 21 není zatěžován, je délka počítacího impulsu.stejná jako před vlastním měřením a obousměrný čítač 37 se dopočítá nuly.In the case where the measuring shaft 21 is not loaded, the length of the counting pulse is the same as before the actual measurement and the bidirectional counter 37 is calculated by zeros.

Jestliže je měřicí hřídel 21 zatěžován, trvářfí počítacího impulsu se zkracuje a obou- směrný čítač 37 se nedopočítá nuly. Číslo, které je z výstupu obousměrného čítače 31 přivedeno na vstup dat výstupní paměti 40, udává zkroucení měřicího hřídele 21 v úhlových jednotkách. Po skončení počítacího impulsu je v řídicím bloku 36 generován jednak zapisovací impuls přiváděný na ovládací vstup výstupní paměti 40· jehož působením je na její vstup dat přiváděno číslo uložené v pevné paměti 33» a jednak přepisovaoí impuls, který je přiváděn na řídicí vstup obousměrného čítače 31» kterým se přepisuje číslo převedené na jeho vstup dat přes výstupní informační kanál .When the measuring shaft 21 is loaded, the count of the counting pulse is shortened and the two-way counter 37 is not counted to zero. The number that is output from the bidirectional counter 31 to the data input of the output memory 40 indicates the twist of the measuring shaft 21 in angular units. Upon completion of the counting pulse, control block 36 generates both a write pulse applied to the control input of the output memory 40, and a data stored in the non-volatile memory 33 ' and a write pulse to the bi-directional counter control input 31 »Overwriting the number converted to its data input via the output information channel.

Číslo, které je ve výstupní paměti ukládáno, je p£es výstupní informační kanál Kg přiváděno na výstup měřiče řáze 32 a udává velikostj úhlu zkroucení měřicího hřídele .21..The number stored in the output memory is outputted via the output information channel Kg to the output of the gauge 32 and indicates the magnitude of the measuring shaft twist angle.

Popisovaná funkce zařízení je stejná v obou případech použití zařízení, jak podle obr. 1 pro měření kroutícího momentu měřeného objektu, tak i podle obr. 2 pro graduaci měřicího hřídele 21. Rozdíl spočívá v tom, že v prvním případě se otáčí měřicí hřídel 21. který je konstrukčně umístěn do silového přenosu měřeného objektů, například mezi/ turbínu a kompresor motoru, které představuji hnací agregát 24. a zatěžovací agregátThe described function of the device is the same in both cases of use of the device, both according to FIG. 1 for measuring the torque of the object to be measured and also for FIG. 2 for graduating the measuring shaft 21. The difference is that in the first case the measuring shaft 21 rotates. which is structurally placed in the power transmission of the objects to be measured, for example between the turbine and the engine compressor, which represent the drive assembly 24 and the load assembly

23. a v druhém případě se otáčí skříň 42 kolem měřicího hřídele 2j, který je svým jedním koncem zatěžovací zubovou spojkou 25 spojen s neotočným upevňovacím blokem 43 a svým druhým koncem hnaci zubovou spojkou 26 s,pojen s dvouramennou pákou 44, na kterou působí známá síla Q. ·23 and in the second case, the housing 42 is rotated around the measuring shaft 2j, which is connected with a non-rotating fastening block 43 at one end by a load-toothed clutch 25 and a second gear drive clutch 26 s at its other end. force Q. ·

Zařízení podle vynálezu je zejména určeno pro měřeni kroutícího momentu točivých strojů, například leteckých motorů.The device according to the invention is particularly intended for measuring the torque of rotating machines, for example aircraft engines.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A device for detecting the torque angle of a torque-loaded measuring shaft provided in two spaced planes, perpendicular to its axis, with gears about which rims are arranged coaxially with projections regularly spaced circumferentially against the gear teeth, with each pair The gearwheel and its associated shroud ring is a sensor that evaluates the relative position of the gearwheel teeth and crown studs and converts this position into an electrical signal while the phase meter is evaluated in the phase meter. the difference in the electrical signals from the first and second sensors corresponding to the torque angle of the measuring shaft, which is proportional to the torque, characterized in that on the measuring shaft (21) rotatably mounted in the housing (22) and connected at one end to the load unit (23) or with a mounting block (43) and at its other end with a drive assembly (24) or a two-arm lever (44) at a distance (L) depending on the maximum required torque of the measuring shaft (21) under load torque gears (2, 12) are formed, to whose teeth the projections of coaxial rims (3, 4 and 13, 34) are placed, which are electrically insulated in the housing (22, 42), the rims (3, 4 & 13, 14) they are conductively connected to the frequency determining the inputs of their respective frequency modulators (7, 17) »whose outputs are connected to the inputs of the meter via frequency detectors (31, 41) phase9 (32).

Device according to claim 1, characterized in that the rims (3, 4 and 13, 14) are divided by spacer rings (5, 15) into a first left gear ring (3) and a second left gear ring (13) and a first right gear a ring (4) and a second right toothed ring (14).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that electrical rotary connections (45, 46) are inserted between the gear rings (3, 4 and 13, 14) and the frequency determining the inputs of their respective frequency modulators (7, 17).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the first frequency detector (31) is connected to the first input of the phase detector (33), the output of which is connected both to the gate input of the gate (35) and to the input of the control block ( 36), while the second frequency detector (41) is connected to the second input of the phase detector (33), the gate input (35) of which is connected to the output of the frequency multiplier (34) to which the output of the first frequency detector is connected. (31) or a second frequency detector (41), while the gate output (35) is connected to a counter input of a bi-directional counter (37), to whose control input the second output of the control block (36) is connected. a memory (40), to which the output of the bidirectional counter (37) is connected, to the input of the feed direction of which the switch output is connected e (39) and to which the output of the fixed memory (38) is connected, the output of the output memory (40) being the output of the phase meter (32), the inputs of which are the outputs of the frequency detectors (31, 41). .