NL8303744A

NL8303744A - Shaft torsion measuring system - uses strain gauge detector mounted on rotating shaft and linked to indicating circuit by FM radio link

Info

Publication number: NL8303744A
Application number: NL8303744A
Authority: NL
Original assignee: Techno Diagnosis Bv
Priority date: 1983-10-31
Filing date: 1983-10-31
Publication date: 1985-05-17

Abstract

Two clamps are mounted around the shaft at a distance from each other. At least one thin I-section strip, parallel to the shaft, is secured at its ends to the clamps. In the narrowed central part of the strip are four strain gauge elements: two (4a,4b) on the top of the strip and two (4c,4d) on the bottom. The elements are aligned at an angle of 45 deg. to the shaft axis, so that torsion produces complementary shift changes when the strip flexes. The elements are connected in a bridge and the bridge output is fed to an FM modulator (22) powered by a battery (21). The Fm signal is detected by a static demodulator (23) and fed to an indicating unit (24).

Description

* - - V* - - V

-1- * * Μ Kon/HH,1Techno-1- * * Μ Kon / HH, 1Techno

Inrichting voor het meten van vervorming van een as.Device for measuring deformation of an axis.

De uitvinding betreft een inrichting volgens de aanhef van conclusie 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3.850.030. Daarbij bestaan vervor-5 mingsfracties uit plaatselijke verzwakte secties van een staaf, die daardoor als een drieledig vervormingslichaam is op te vatten, waarvan de als scharnieren uitgevoerde vervor-mingsfracties de drie leden onderling scharnierbaar verbinden. De onderlinge hoekverdraaiing tussen de leden is de ken-10 merkende meetwaarde voor het bepalen van de torsievervorming van de as. Bij torsievervorming van de as en een desbetreffend onderling zwenken van de leden van het vervormingsele-ment neemt de vereiste lengte van het vervormingselement tussen zijn verbindingsfracties toe, zodat flinke krach-15 ten op het vervormingselement en zijn bevestigingsmiddelen worden uitgeoefend, die de meting nadelig kunnen beïnvloeden.Such a device is known from US patent 3,850,030. In this case, deformation fractions consist of locally weakened sections of a rod, which can therefore be regarded as a three-part deformation body, the deformation fractions of which are hinged, which hinges connect to each other. The mutual angular rotation between the members is the characteristic measuring value for determining the torsional deformation of the shaft. In case of torsional deformation of the shaft and a corresponding pivoting of the members of the deformation element, the required length of the deformation element increases between its connecting fractions, so that considerable forces are exerted on the deformation element and its fasteners, which can adversely affect the measurement. to influence.

De uitvinding heeft ten doel de nauwkeurigheid van de meting te vergroten.The object of the invention is to increase the accuracy of the measurement.

Daartoe zijn de rekstrookjes op de vervormingsfrac-20 tie aangebracht in een zodanige richting dat de bij torsie van de as optredende schuifspanningen worden gemeten.For this purpose, the strain gauges are arranged on the deformation fraction in such a direction that the shear stresses occurring during torsion of the shaft are measured.

De uitvinding zal in de hierna volgende beschrijving aan de hand van een tekening worden verduidelijkt.The invention will be elucidated in the following description with reference to a drawing.

In de tekening stellen schematisch voor: 25 Figuur 1 een zij-aanzicht van een as met een in richting volgens de uitvinding,In the drawing schematically represent: Figure 1 a side view of an axle with a device according to the invention,

Figuur 2 op grotere schaal een aanzicht van detail II van figuur 1,Figure 2 is an enlarged view of detail II of figure 1,

Figuur 3 een doorsnede over lijn III-III van figuur 30 2,Figure 3 shows a section along line III-III of figure 30 2,

Figuur 4 een schakelschema van op de inrichting volgens de uitvinding aangesloten apparatuur, enFigure 4 shows a circuit diagram of equipment connected to the device according to the invention, and

Figuur 5 een andere aansluiting van rekstrookjes.Figure 5 another connection of strain gauges.

Op een roterend gelegerde as 1 is een inrichting 2 35 aangebracht die twee vervormingselementen 3 omvat. Elk vervormingselement 3 heeft een vervorraingsfractie 5 die een 8 3 (Γ3 7 4 4 -2- ü - i klein gedimensioneerd I-vormig profiel heeft, zoals in figuur 3 is getoond. De vervormingsfractie 5 is middels twee verbin-dingsfracties 7 verbonden met bevestigingsfracties 10 die middels door pasgaten 12 van de bevestigingsfracties 10 ge-5 stoken passchroeven 11 stevig verbonden zijn aan de onderling middels bouten 13 verbonden helften van op de as 1 geklemde klemmanchetten 14. De van inwendige mesranden 19 voorziene klemmanchetten zijn op over een afstand Jt uit elkaar gelegen zones 15 van de as 1 aangebracht. Aan weerszijden van het 10 lijf 9 van het I-vormige profiel van de vervormingsfractie 5 zijn rekstrookjes 4 aangebracht, die zodanig zijn gericht en onderling geschakeld in een meetbrug als in de figuren 2-4 is getoond, dat de bij torsie van de as 1 optredende schuifspanningen worden gemeten. Dat wil zeggen dat de rekdraden van de 15 rekstrookjes 4 een scherpe hoek 3 van bijvoorbeeld 45°, met de hartlijn 20 van het vervormingselement 3 insluiten en in in hoofdzaak tangentiale vlakken 25 en 26 ten opzichte van de as 1 liggen. Dankzij de toepassing van een vervormingselement 3 met ter plaatse van de vervormingsfractie 5 gereduceerde 20 doorsnede wordt een mechanische versterking van het met rekstrookjes opgenomen vervormingssignaal verkregen, hetgeen de meting zeer nauwkeurig maakt. De rekstrookjes 4 kunnen van te voren in klimatologisch ideale omstandigheden op de vervor-mingsfracties 5 worden aangebracht en worden beproefd en ge-25 ijkt. Bij een bekende radius r, waarop het vervormingselement 3 ten opzichte van de aslijn 18 van de as 1 is aangebracht en bij de bekende afstand t kan uit de schuif spanning van de rekstrookjes 4 de torsievervorming van de as 1 en daarmee het op de as 1 uitgeoefende torsiemoment nauwkeurig worden afge-30 leid.A device 2, which comprises two deformation elements 3, is arranged on a rotationally alloyed shaft 1. Each deformation element 3 has a deformation fraction 5 which has an 8 3 (73 7 4 4 -2-ü - i small dimensioned I-shaped profile, as shown in figure 3. The deformation fraction 5 is connected to fastening fractions by means of two connection fractions 7 10 which are firmly connected by means of fitting screws 11 through pass holes 12 of the fastening fractions 10 to the halves of clamping sleeves 14 clamped to the shaft 1 mutually connected by bolts 13. The clamping sleeves provided with internal knife edges 19 are at a distance Jt from zones 15 of the shaft 1 are disposed against one another. Strain gauges 4 are arranged on either side of the body 9 of the I-shaped profile of the deformation fraction 5, which are oriented and connected in a measuring bridge as shown in Figures 2-4. shown that the shear stresses occurring during torsion of the shaft 1 are measured, ie the stretch wires of the strain gauges 4 have an acute angle 3 of, for example, 45 °, with the axis 20 of the deformation element 3 and lie in substantially tangential planes 25 and 26 with respect to the axis 1. Thanks to the use of a deformation element 3 with a cross-section reduced at the deformation fraction 5, a mechanical amplification of the deformation signal recorded with strain gauges is obtained, which makes the measurement very accurate. The strain gauges 4 can be applied in advance to the deformation fractions 5 in climatically ideal conditions and can be tested and calibrated. At a known radius r, on which the deformation element 3 is arranged relative to the axis 18 of the axis 1 and at the known distance t, the torsional deformation of the axis 1 and thus the on the axis 1 can be derived from the shear stress of the strain gauges 4. the applied torque is accurately derived.

Daartoe zijn de rekstrookjes 4a, 4b, 4c en 4d in de in figuur 3 getekende opstelling in een meetbrug opgenomen die aangesloten is op een door een voedingsbron 21 gevoede, met de as 1 mee roterende PM modulator 22 die draadloos is 35 gekoppeld met een op een presenteerinrichting 24 aangesloten statische demodulator 23.For this purpose, the strain gauges 4a, 4b, 4c and 4d in the arrangement shown in Figure 3 are incorporated in a measuring bridge which is connected to a PM modulator 22 fed by a power source 21, which rotates with the shaft 1 and which is wirelessly coupled to a static demodulator 23 connected to a display device 24.

8303744 -3- -τ'-"***- V-♦ - *8303744 -3- -τ '- "*** - V- ♦ - *

Door een aansluiting van de farug van rekstrookjes 4 met een schakeling van figuur 4 aan de modulator 22 wordt in plaats van de torsievervorming de compressievervorming en daarmee de voortstuwingsdruk van de as 1 gemeten. Evenzo is 5 door een desbetreffende schakeling van de rekstrookjes 4 van de twee vervormingselementen 3 een buigvervorming van de as 1 te meten.By connecting the farug of strain gauges 4 with a circuit of figure 4 to the modulator 22, the compression deformation and thus the propulsion pressure of the shaft 1 is measured instead of the torsional deformation. Likewise, by a corresponding circuit of the strain gauges 4 of the two deformation elements 3, a bending deformation of the shaft 1 can be measured.

83037448303744

Claims

1. Device (2) for measuring the deformation, in particular torsional deformation, of a rotatably alloyed shaft (1), comprising at least one deformation element (3) containing at least one deformation fraction (4) provided with strain gauges (4). 5) and on either side thereof has mounting fractions (10) for attachment thereof to spaced mounting zones of the shaft (1), characterized in that the strain gauges (4) are arranged on the deformation fraction (5) in such direction that the shear stresses occurring in torsion of shaft 10 (1) in the deformation fraction (5) are measured.

2. Device according to claim 1, characterized in that the deformation fraction (5) is considerably weakened with respect to the shear sensitivity with respect to the connection fractions (7) which form the deformation fraction (5) with the fastening fractions (10). to connect.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the deformation fraction (5) has an I-shaped profile. 8303744