Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.XII.1972 65836 KI. 42k,7/05 MKP G011 5/24 UKD Twórca wynalazku: Maciej Szewczyk Wlasciciel patentu: Politechnika Slaska im. W. Pstrowskiego, Gliwice (Polska) Miernik momentu skrecajacego Przedmiotem wynalazku jest miernik momentu okrecajacego sluzacy do pomiaru momentu skreca¬ jacego, mocowany miedzy koncówkami walu na¬ pedzajacego i napedzanego. Przyrzad wedlug wy¬ nalazku pracuje na zasadzie mechaniczno-elek- trycznej i we wspólpracy z typowa aparatura ten- sometryczna, pozwala na obserwacje i rejestrowa¬ nie wystepujacego w ukladzie napedowym momentu obrotowego.Istniejace mierniki momentu skrecajacego, któ¬ rych budowa oparta jest na zasadach mechanicz¬ nych i mechaniczno-elektrycznych obarczone sa szeregiem istotnych wad gdyz wystepuje w nich zjawisko tarcia mechanicznego badz tez sygnal elektryczny z czujnika do ukladu pomiarowego i rejestratora przenoszony jest za pomoca szczotek i pierscieni slizgowych. Znane sa równiez przyrzady do pomiaru momentu z czujnikiem tensometrycz- nym w których przenoszenie sygnalu elektryczne¬ go z wirujacych walów do ukladu mierzacego od¬ bywa sie w sposób bezstykowy, za pomoca specjal¬ nych transformatorów lecz wówczas sygnal elek¬ tryczny jest stosunkowo slaby z uwagi na duze rozpraszanie sie energii.Zasada pomiaru za pomoca urzadzenia wedlug wynalazku jest bardzo korzystna w porównaniu :z innymi metodami opartymi na pomiarach mecha- niczno-elektrycznych np. tensometrycznych, pie¬ zoelektrycznych i elektromagnetycznych. Dzieje sie -tak dzieki konstrukcji czesci mechanicznej mierni- 10 15 25 ka polegajacej na beztarciowej zamianie odksztal¬ cen skretnych walka pomiarowego na ruch prosto¬ liniowy elementu mierzacego oraz bezstykowej me¬ todzie zamiany przemieszczen tego elementu na sygnal elektryczny.Celem wynalazku jest skonstruowanie wysoce dokladnego przyrzadu pozwalajacego mierzyc i ewentualnie rejestrowac zmienne wartosci mo¬ mentów skrecajacych o wysokiej czestosci (do kil¬ kuset cykli na sekunde), z duza dokladnoscia oraz przy wysokich obrotach. Cel ten zostal osiagniety przez zbudowanie miernika posiadajacego zwore pomiarowa przemieszczajaca sie wzdluz osi walu skrecanego. Zwora ta zawieszona jest na dwóch membranach i wykonuje ruch pod wplywem od¬ ksztalcen skretnych walu dzieki sprezystym pretom usytuowanym skosnie do osi walu. Miernik mo¬ mentu skrecajacego wedlug wynalazku pokazany jest przykladowo na rysunku, ma kltórym fig. 1 przed¬ stawia schemat miernika w przekroju osiowym, fig. 2a i b przedstawiaja schematy polaczen czuj¬ ników indukcyjnych miernika a fig. 3 istote za¬ miany odksztalcen skretnych walka na przemiesz¬ czenia osiowe zwory pomiarowej.Zasadniczym elementem miernika momentu skre¬ cajacego jest wal 1 przenoszacy moment kreca- jacy Ms, z lekko przewezona czescia srodkowa o srednicy d i dlugosci 1. Wystajace czesci walu o srednicy di z zamocowanymi wypustami 16 sluza do polaczenia z mechanizmem napedowymi i na* •65 83665 836 pedzanym. Na cienkosciennej tulei 2 przytwierdzo¬ nej na jednym koncu walu umieszczone sa w pew¬ nej odleglosci W siebie dwie memlbrany. 6, wyko¬ nane z cienkiej, prezystej blachy, przymocowane do tulei za pomoca pierscienia osadczego 12, piers¬ cienia dystansowego 13 oraz nakretki 14. Na zew¬ netrznej srednicy wspomnianych membran zawie¬ szony jest cienkoscienny garnek 4, wykonany ze stali miekkiej i przymocowany do nich na obwo¬ dzie za pomoca nakretki 7 i pierscienia dystanso¬ wego 11. Powstaly w ten sposób pólzamkniety piers¬ cien zwany dalej zwora lub elementem pomiaro¬ wym moze w sposób dosc latwy sprezyscie prze¬ mieszczac sie w kierunku równoleglym do osi walu 1, pod warunkiem, ze przemieszczenia te beda nie¬ wielkie.Na drugim koncu walu 1 zamocowana jest tule¬ ja 3, z odpowiednim kolnierzem. Pomiedzy 3 i 4 znajduje sie szereg cienkich, sprezystych drutów (lub innych cienkich sprezystych pretów) przytwie¬ rdzonych sztywnie do kolnierza tulei 3 z jednej strony oraz do kolnierza garnka 4 z drugiej strony.Druciki te usytuowane sa tak, ze tworza z osia walu pomiarowego 1 kat a. Opisany uklad stanowi strone mechaniczna czesci pomiarowej momento- mierza. Uzupelnieniem tej czesci jest obudowa przy¬ rzadu skladajaca sie z dwóch pokryw 8 oraz tulei 9. Calosc obudowy ulozyskowana jest tocznie na dwóch lozyskach kulkowych 15.W pokrywach bocznych miernika, za pomoca uchwytów 10 oraz wkretów 18 zamocowanych jest szereg jednakowych cewek indukcyjnych nawinie¬ tych na rdzenie, przy czym liczba tych cewek wy¬ nosi minimum cztery. Cewki rozmieszczone sa na obwodzie w taki sposób, ze odpowiadajace sobie czwórki Ei, E2, E3 i E4 leza w jednej plaszczyznie, przechodzacej przez os symetrii walu pomiarowe¬ go 1, zas poszczególne rdzenie cewek oddalone sa od powierzchni bocznych pierscienia pomiarowego o wielkosci 8. Uzwojenia cewek polaczone sa w typowy uklad mostkowy lub pólmostkowy w sposób pokazany na przykladowych schematach fig. 2a i 2b. Do podlaczenia miernika do aparatury pomiarowo-rejestrujacej sluzy gniazdo wtykowe 17 przytwierdzone do obudowy 9.Wskutek obciazenia walu 1 momentem skrecaja¬ cym Ms nastepuje wzgledne przemieszczenie katowe koncówek czynnej i biernej walu 1. Wielkosc tego przemieszczenia, okresla sie znanym wzorem Ms-1 G:J0 gdzie: Ms — moment skrecajacy walu 1 — dlugosc pomiarowa skrecanego walu G — modul sprezystosci poprzecznej J0 — moment bezwladnosci skrecanego przekroju Wzgledne przemieszczenie, mierzone na obwodzie kolnierzy do których mocowane sa sprezyste dru¬ ty 5 wyrazi sie wzorem S = r • promien kolnierzy. Przy zachowaniu stalej dlugosci drucików laczacych kolnierze (AB = AB) nastapi przemieszczenie osiowe zwory zawieszonej na-. membranach o wielkosc h (fig. 3). W zaleznosci o& kierunku momentu skrecajacego Ms, przemieszcze¬ nie h bedzie posiadalo wartosc dodatnia lub ujem- 5 na, tzn. zwora przemieszczac sie bedzie w lewo lub w prawo od polozenia srodkowego (przy Ms = 0).Przemieszczenia osiowe zwory spowoduja zmiane- szczelin przy czym wielkosc ich bedzie równa od¬ powiednio: 6 + h z jednej strony oraz 5 — h z dru- io giej strony. Zmiana szczelin wywoluje zmiany opo¬ ru indukcyjnego cewek zaklócajac równowage na¬ pieciowa mostka elektrycznego. Dzieki temu pow¬ stanie napiecie bedace sygnalem pomiarowym wiel¬ kosci momentu. Polaczenie cewek Ei, E2, E3, E4 is w sposób pokazany na fig~ 2 z zachowaniem poda¬ nych wczesniej zastrzezen odnosnie ich rozmiesz¬ czenia, pozwala na wyeliminowanie wplywu bicia osiowego zwory na napiecie pomiarowe (kompen¬ sacja bicia osiowego). 20 Do pomiaru momentów statycznych za pomoca opisanego -urzadzenia, uzyty moze byc zwykly czuj¬ nik zegarowy zainstalowany w miejsce czujników indukcyjnych, oparty bezposrednio lub przez uklad dzwigni o zwore pomiarowa. 25 PL