RU2681663C1 - Торсиометр - Google Patents
Торсиометр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681663C1 RU2681663C1 RU2018115271A RU2018115271A RU2681663C1 RU 2681663 C1 RU2681663 C1 RU 2681663C1 RU 2018115271 A RU2018115271 A RU 2018115271A RU 2018115271 A RU2018115271 A RU 2018115271A RU 2681663 C1 RU2681663 C1 RU 2681663C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- rotation
- mirror
- housing
- possibility
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/08—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving optical means for indicating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения крутящего момента при передаче мощности через вал. Торсиометр содержит вал с фланцами, который закреплен в корпусе. Корпус выполнен соосным с валом, с возможностью вращения вала соосно с ним, для чего вал установлен в подшипниках качения, установленных в отверстиях, соосных с осью вращения вала, выполненных в торцевых стенках корпуса, при этом подшипники качения зафиксированы от перемещения вдоль вала. Средство снятия отсчета включает два зеркала, закрепленные на валу у торцовых стенок корпуса, и полупроводниковый лазер, установленный в боковой стенке корпуса, с возможностью формирования луча в плоскости, перпендикулярной оси вращения вала, и возможностью попадания луча на первое зеркало, установленное под углом 45° к оси вращения вала, при этом второе зеркало установлено с возможностью падения на него луча, отраженного от первого зеркала, и возможностью его отражения в плоскости под углом к оси вращения вала, для чего второе зеркало ориентировано под углом 15-45°к оси вращения вала и под углом 45° относительно радиуса вала. Вдоль образующей корпуса выполнена прорезь, вдоль которой закреплена линейная измерительная шкала, на ноль которой ориентирован отраженный от второго зеркала луч лазера при отсутствии вращения вала. Технический результат - возможность измерения крутящего момента при вращении вала с относительно большой скоростью. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения крутящего момента при передаче мощности через вал.
Известен торсиометр, содержащий два ротора, выполненных в виде двух растров, закрепленных на исследуемом валу на известном расстоянии друг от друга, статор, включающий в себя источник света, оптически согласованный через оптические волокна с фотоприемником, подключенным выходом к усилителю фототока, и регистратор (см. патент Великобритании №2162309, МПК G01L 3/00, G01D 11/26, 1986). При изменении относительного положения одного растра относительно другого, происходящего при скручивании исследуемого вала, на выходе растров появляется картина муаровых полос, передаваемая через оптические волокна на фотоприемник. При этом освещенность фотоприемника, а, следовательно, и его выходной сигнал будут зависеть от крутящего момента на исследуемом валу.
Недостатком известного торсиометра является амплитудный характер съема информации о крутящем моменте.
Известен также торсиометр, содержащий измерительную шкалу с измерительными делениями и средство снятия отсчета (см. A.M. Афанасьев, В.А. Марьин. Лабораторный практикум по сопротивлению материалов // Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1975, стр. 164).
При отсутствии крутящего момента стрелка устанавливается на нуль шкалы. При приложении крутящего момента М происходит закручивание вала и стрелка покажет изменение отсчета по шкале.
Крутящий момент определяется по зависимости
где ϕ - угол скручивания;
l - расстояние на валу в пределах скручивания;
d - диаметр вала;
Е - модуль упругости материала.
Угол скручивания ϕ определяется по величине перемещения стрелки на шкале b и радиусу r:
Недостаток этого устройства - позволяет измерять крутящий момент на неподвижном валу или при небольшой скорости вращения.
Задачей изобретения является обеспечение возможности измерения крутящего момента при вращении вала с относительно большой скоростью.
Технический результат - возможность измерения крутящего момента при вращении вала с относительно большой скоростью.
Для решения поставленной задачи торсиометр, содержащий измерительную шкалу с измерительными делениями и средство снятия отсчета, отличается тем, что вал снабжен фланцами, выполненными с возможностью соосного скрепления с измеряемым валом, при этом, торсиометр содержит корпус соосный с валом, выполненный с возможностью вращения вала соосно с ним, причем средство снятия отсчета включает два зеркала закрепленные на валу у торцовых стенок корпуса и полупроводниковый лазер, установленный в боковой стенке корпуса, с возможностью формирования луча в плоскости перпендикулярной оси вращения вала и возможностью попадания луча на первое зеркало, установленное под углом 45° к оси вращения вала в точке закрепления второго зеркала на валу, при этом второе зеркало установлено с возможностью падения на него луча отраженного от первого зеркала и возможностью его отражения в плоскости под углом к оси вращения вала, для чего второе зеркало ориентировано под углом 15-45° к оси вращения вала и под углом 45° относительно радиуса вала, кроме того, вдоль образующей корпуса выполнена прорезь, вдоль которой закреплена линейная измерительная шкала, на ноль которой ориентирован отраженный от второго зеркала луч лазера при отсутствии вращения вала. Кроме того, вал установлен в подшипниках качения, установленных в отверстиях, соосных с осью вращения вала, выполненных в торцовых стенках корпуса, при этом подшипники зафиксированы от перемещения вдоль вала.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признак «… вал снабжен фланцами, выполненными с возможностью соосного скрепления с измеряемым валом …» обеспечивает возможность использования устройства в сборе, с установкой его на измеряемом валопроводе.
Признак «… торсиометр содержит корпус соосный с валом, выполненный с возможностью вращения вала соосно с ним …» обеспечивает возможность свободного вращения вала, при неподвижном корпусе.
Признак «… средство снятия отсчета включает два зеркала, закрепленные на валу у торцовых стенок корпуса, и полупроводниковый лазер, установленный в боковой стенке корпуса, с возможностью формирования луча в плоскости перпендикулярной оси вращения вала и возможностью попадания луча на первое зеркало, установленное под углом 45° к оси вращения вала …» обеспечивает передачу световой метки на второе зеркало в виде точки (штриха).
Признак, указывающий, что «второе зеркало установлено с возможностью падения на него луча отраженного от первого зеркала и возможностью его отражения в плоскости под углом к оси вращения вала, для чего второе зеркало ориентировано под углом 15-45° к оси вращения вала и под углом 45° относительно радиуса вала в точке закрепления второго зеркала на валу» обеспечивает передачу световой метки на измерительную шкалу.
Признак, указывающий, что «вдоль образующей корпуса выполнена прорезь, вдоль которой закреплена линейная измерительная шкала, на ноль которой ориентирован отраженный от второго зеркала луч лазера при отсутствии вращения вала» обеспечивает измерение крутящего момента при вращении, т.к. в момент скручивания вала луч отклоняется на величину, пропорциональную углу скручивания.
Признаки указывающие, что «вал установлен в подшипниках качения, установленных в отверстиях, соосных с осью вращения вала, выполненных в торцевых стенках корпуса, при этом подшипники зафиксированы от перемещения вдоль вала» обеспечивают возможность свободного вращения вала, при неподвижном корпусе.
На фиг. 1 показан разрез лазерного торсиометра; на фиг. 2 показан вид А; на фиг. 3 - показан вид Б; на фиг. 4 изображена схема работы предлагаемого торсиометра и расчета угла скручивания. На чертежах показаны вал 1, фланцы 2, корпус 3, подшипники качения 4, отверстия 5, ось вращения 6, торцевые стенки 7, зеркала 8 и 9, крепления зеркал 10 и 11, полупроводниковый лазер 12, лазерные лучи 13,14, 15, радиус 16 вала 1, прорезь 17, шкала 18, деления измерительной шкалы 19.
Предлагаемый торсиометр содержит вал 1 с фланцами 2, который закреплен в корпусе 3. Корпус 3 выполнен соосным с валом 1, с возможностью вращения вала 1 соосно с ним, для чего вал 1 установлен в подшипниках качения 4, установленных в отверстиях 5, соосных с осью вращения 6 вала 1, выполненных в торцевых стенках 7 корпуса 3, при этом подшипники качения 4 зафиксированы от перемещения вдоль вала 1.
Средство снятия отсчета включает два зеркала 8 и 9, закрепленных на валу 1 с помощью креплений 10 и 11 у торцевых стенок 7 корпуса 3 и полупроводниковый лазер 12, установленный на стенке корпуса 3, с возможностью формирования луча 13 в плоскости перпендикулярной оси 6 вращения вала 1 и возможностью попадания луча 13 на первое зеркало 8, установленное под углом α1=45º к оси 6 вращения вала 1. Второе зеркало 9 установлено с возможностью падения на него луча 14 отраженного от первого зеркала 8 и возможностью его отражения в плоскости под углом к оси 6 вращения вала 1, для чего второе зеркало 9 ориентировано под углом α2 =15-45º к оси 6 вращения вала 1 (чем меньше этот угол, тем точнее измерения) и под углом β=45º к радиусу 16 вала 1 в точке закрепления этого зеркала.
Вдоль образующей корпуса 3 выполнена прорезь 17, вдоль которой закреплена линейная измерительная шкала 18 с делениями 19, на ноль которой ориентирован отраженный от второго зеркала 9 луч 15 лазера при отсутствии вращения вала 1.
Устройство работает следующим образом.
При вращении вала 1 и подведении к нему крутящего момента М от полупроводникового лазера 12 луч 13 направляется на первое зеркало 8, и перемещается по поверхности зеркала 8. Отраженный от него лазерный луч 14 движется вдоль оси вращения 6 вала 1 и попадает на второе зеркало 9 и, при закручивании вала 1, перемещается по нему в направлении вращения вала 1 на величину b2. Благодаря наклону зеркала 9 в двух плоскостях отраженный лазерный луч 15 перемещается по наклонной траектории относительно шкалы 18 под углом δ, его наклон определяется углом α2. Но при вращении вала 1 это перемещение фиксируется только как движение метки лазерного луча 15 на угол γ вдоль делений 19 измерительной шкалы 18, т.е. вдоль оси вращения 6 вала 1 на величину b.
Величина этого отклонения пропорциональна величине закручивания вала 1, удалению измерительной шкалы 18 от второго зеркала 9, расстоянию между зеркалами 8 и 9, а также при уменьшении угла α2 .
Для расчета угла закручивания ц измеряется величина перемещения лазерного луча 15 на шкале 18 – b и рассчитывается величина его перемещения в зеркале 9 в плоскости вращения по горизонтальной координате
где δ - угол наклона траектории лазерного луча относительно линии шкалы;
l - расстояние между зеркалами 8 и 9 по линии лазерного луча, м;
l2 - расстояние между зеркалом 9 и шкалой 18 по линии лазерного луча, м.
Угол закручивания ц рассчитывается по формуле (2), здесь радиус r - расстояние от центра вращения вала 1 до линии лазерного луча 14 на зеркале 9.
Расчет крутящего момента производится по формуле (1), мощность (Вт) рассчитывается по зависимости
Достоинство предлагаемого торсиометра заключается в том, что применение лазерного луча и видеокамеры для фиксации показаний позволяет измерять крутящий момент в период вращения вала.
Claims (2)
1. Торсиометр, содержащий измерительную шкалу с измерительными делениями и средство снятия отсчета, отличающийся тем, что вал снабжен фланцами, выполненными с возможностью соосного скрепления с измеряемым валом, при этом торсиометр содержит корпус, соосный с валом, выполненный с возможностью вращения вала соосно с ним, причем средство снятия отсчета включает два зеркала, закрепленные на валу у торцовых стенок корпуса, и полупроводниковый лазер, установленный в боковой стенке корпуса, с возможностью формирования луча в плоскости, перпендикулярной оси вращения вала, и возможностью попадания луча на первое зеркало, установленное под углом 45° к оси вращения вала, при этом второе зеркало установлено с возможностью падения на него луча, отраженного от первого зеркала, и возможностью его отражения в плоскости под углом к оси вращения вала, для чего второе зеркало ориентировано под углом 15-45° к оси вращения вала и под углом 45° относительно радиуса вала в точке закрепления второго зеркала на валу, кроме того, вдоль образующей корпуса выполнена прорезь, вдоль которой закреплена линейная измерительная шкала, на ноль которой ориентирован отраженный от второго зеркала луч лазера при отсутствии вращения вала.
2. Торсиометр по п. 1, отличающийся тем, что вал установлен в подшипниках качения, установленных в отверстиях, соосных с осью вращения вала, выполненных в торцовых стенках корпуса, при этом подшипники зафиксированы от перемещения вдоль вала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115271A RU2681663C1 (ru) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | Торсиометр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115271A RU2681663C1 (ru) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | Торсиометр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2681663C1 true RU2681663C1 (ru) | 2019-03-12 |
Family
ID=65806152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018115271A RU2681663C1 (ru) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | Торсиометр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2681663C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT525176B1 (de) * | 2022-03-14 | 2023-01-15 | Lasagni Matteo | Messvorrichtung zum Messen eines Drehmomentes |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU970146A1 (ru) * | 1981-02-23 | 1982-10-30 | Гомельский Химический Завод Им.50-Летия Ссср | Измеритель крут щих моментов |
US5705810A (en) * | 1995-12-01 | 1998-01-06 | Wang; Qi | Laser optical torquemeter |
US6318187B1 (en) * | 1997-10-23 | 2001-11-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus for torque measurement on rotating torque shafts |
US6460422B1 (en) * | 2000-07-07 | 2002-10-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Device for calculating a torque of a rotating member |
EP1467192A1 (en) * | 2003-04-11 | 2004-10-13 | ALSTOM Technology Ltd | Torque measurement on rotating shaft |
-
2018
- 2018-04-25 RU RU2018115271A patent/RU2681663C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU970146A1 (ru) * | 1981-02-23 | 1982-10-30 | Гомельский Химический Завод Им.50-Летия Ссср | Измеритель крут щих моментов |
US5705810A (en) * | 1995-12-01 | 1998-01-06 | Wang; Qi | Laser optical torquemeter |
US6318187B1 (en) * | 1997-10-23 | 2001-11-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus for torque measurement on rotating torque shafts |
US6460422B1 (en) * | 2000-07-07 | 2002-10-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Device for calculating a torque of a rotating member |
EP1467192A1 (en) * | 2003-04-11 | 2004-10-13 | ALSTOM Technology Ltd | Torque measurement on rotating shaft |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT525176B1 (de) * | 2022-03-14 | 2023-01-15 | Lasagni Matteo | Messvorrichtung zum Messen eines Drehmomentes |
AT525176A4 (de) * | 2022-03-14 | 2023-01-15 | Lasagni Matteo | Messvorrichtung zum Messen eines Drehmomentes |
EP4246111A1 (de) * | 2022-03-14 | 2023-09-20 | Lasagni, Matteo | Messvorrichtung zum messen eines drehmomentes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4455730B2 (ja) | 多走査ビーム反射率を用いる粒子評価のための方法および装置 | |
US8190393B2 (en) | Helicopter blade position detector | |
JPH06509415A (ja) | 探触子 | |
JPH08510328A (ja) | 物体の寸法測定装置 | |
EP0790484A2 (en) | Horizontal position error correction mechanism for electronic level | |
US4766323A (en) | Method and apparatus for determining the distance of an object | |
EP0661520A1 (en) | Laser surveying system | |
Weng et al. | A compact all-fiber displacement interferometer for measuring the foil velocity driven by laser | |
US4433585A (en) | Device for measurement of the torsional angular deviation of a loaded rotating or static shaft | |
US7193730B2 (en) | Eccentricity measuring instrument of polygon-mirror motor | |
US6654102B1 (en) | Miniature optical sensor | |
RU2681663C1 (ru) | Торсиометр | |
US5137353A (en) | Angular displacement measuring device | |
US3680961A (en) | Measurement of particle sizes | |
US7460249B2 (en) | Measuring instrument of polygon-mirror motor | |
KR100228226B1 (ko) | 3차원 형상 검출용 레이저 광선 주사장치 | |
RU2679925C1 (ru) | Торсиометр | |
US4865443A (en) | Optical inverse-square displacement sensor | |
RU2447410C2 (ru) | Устройство для дистанционного измерения вибрационных параметров объекта | |
US5349183A (en) | Diffraction grating rotary speed sensor having a circumferentially variable pitch diffraction grating | |
RU2454645C1 (ru) | Устройство для измерения виброускорений | |
Francini et al. | Opto-electronic system for displacement and vibration measurements | |
RU75043U1 (ru) | Волоконно-оптический измеритель скорости | |
SU746203A1 (ru) | Способ контрол вибросмещений и устройство дл его осуществлени | |
RU2516369C2 (ru) | Способ получения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200426 |