RU4607U1 - Цифровой измеритель крутящего момента - Google Patents

Abstract

Цифровой измеритель крутящего момента, содержащий торсионный вал с установленными на его концах специальными венцами, образующими подвижную часть датчиков, два датчика, каждый из которых соединен через усилитель-ограничитель с соответствующим входом схемы совпадения, выход последней соединен с одним из входов блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора, третий вход блока управления подключен к выходу задатчика времени измерения, вход которого соединен с вторым выходом генератора, четвертый вход блока управления подключен к одному из выходов калибратора, соответствующий вход которого соединен с выходом блока управления, второй выход которого подключен к цифровому индикатору, отличающийся тем, что в него введена цепочка из последовательно соединенных датчика температуры, согласующего усилителя и узла компенсации, другой вход которого соединен с выходом калибратора, а выход узла компенсации соединен с пятым входом блока управления.

Description

Цифровой измеритель крутящего момента.

Полезная модель относится к силоизмерительной технике, а именно, к измерению крутящего момента на вращающихся валах.

Известно Устройство для измерения крутящего момента и мощности (см. описание изобретения к авт. св. N 1234735, кл.С01ЬЗ/10, опубл. в 1986г), содержащее вал, по концам которого установлены два диска с метками, равномерно расположенными по окружности, два импульсных датчика меток, датчики частоты и направления вращения вала, электронные ключи, резисторы, источники постоянного напряжения, схемы равнозначности, схемы совпадения, переключатель, узел блокировки, индикатор, конденсатор и инвертор.

В известном устройстве для измерения крутящего момента и мощности с целью повышения точности измерений вводится компенсация погрешности установки угла взаимного смещения импульсных датчиков меток в определенном диапазоне. Однако это не позволило в достаточной степени повысить точность измерений, т.к. в этом устройстве не учитывается зависимость коэффициента упругости материала вала от температуры, и не вводится компенсация параметра по температурному режиму.

В качестве прототипа выбран известный Цифровой измеритель крутящего момента (см. описание изобретения к авт.св. N 1000798, кл.С01ЬЗ/10, опубл. в 1983г), содержащий торсиометр (торсионный вал), с двумя фазными датчиками, два усилителя-ограничителя, схему совпадения, блок управления, генератор импульсов, задатчик времени измерения, цифровой индикатор и блок калибровки, включающий интегратор, компаратор, два источника напряжения, два потенциометра, три ключа.

Однако известный цифровой измеритель крутящего момента обладает тем же недостатком, что и аналог, т.е. недостаточно высокой точностью измерений, так как в нем также не обеспечивается температурная компенсация в коэффициенте упругости торсионного вала.

МПК-GOIL 3/10

создании цифрового измерителя крутящего момента, позволяющего повысить точность измерения за счет введения температурной компенсации в коэффициент упругости торсионного вала.

Поставленная задача достигается тем, что в цифровой измеритель крутящего момента, содержащий торсионный вал с установленными на его концах специальными венцами, образующими подвижную часть датчиков, два датчика, каждый из которых соединен через усилитель-ограничитель с соответствующим входом схемы совпадения, выход последней соединен с одним из входов блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора, третий вход блока управления подключен к выходу задатчика времени измерения, вход которого соединен со вторым выходом генератора, четвертый вход блока управления подключен к одному из выходов калибратора, соответствующий вход которого соединен с выходом блока управления, второй выход которого подключен к цифровому индикатору, введена цепочка из последовательно соединенных датчика температуры, согласующего усилителя и узла компенсации, другой вход которого соединен с выходом калибратора, а выход узла компенсации соединен с пятым входом блока управления.

Новым является введение в цифровой измеритель крутящего момента цепочки из последовательно соединенных датчика температуры, согласующего усилителя и узла компенсации.

В отличие от прототипа, в котором зависимость коэффициента упругости материала, из которого выполнен торсионный вал, от температуры не учитывается, что в значительной степени влияет на точность измерений, в предлагаемом цифровом измерителе крутящего момента за счет введения цепочки из последовательно соединенных датчика температуры, согласующего усилителя и узла компенсации, обеспечена температурная компенсация в коэффициент упругости торсионного вала.

Заявляемый цифровой измеритель крутящего момента поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема измерителя.

Цифровой измеритель крутящего момента содержит торсионный вал 1, специальные венцы 2 и 3, датчики 4 и 5, датчик температуры 6, усилители-ограничители 7 и 8, согласующий усилитель 9, схему совпадения 10, блок управления 11, генератор 12, задатчик времени измерения 13, калибратор 14, узел компенсации 15, цифровой индикатор 1б.

На концах торсионного вала 1 установлены специальные венцы 2 и 3, образующие подвижную часть датчиков. Каждый из датчиков 4 и 5 соединен через соответствующий усилитель-ограничитель 7 и 8 с соответствующим входом схемы совпадения 10, выход которой соединен с одним из входов блока управления 11. Второй вход блока управления 11 соединен с выходом генератора 12. Третий вход блока управления 11 подключен к выходу задатчика времени измерения 13, вход которого соединен со вторым выходом генератора 12. Четвертый вход блока управления 11 подключен к одному из выходов калибратора 14, соответствующий вход которого соединен с выходом блока управления 11, второй выход которого подключен к цифровому индикатору 16. Пятый вход блока управления 11 соединен с выходом узла компенсации 15, последовательно соединенного с согласующим усилителем 9 и датчиком температуры 6

Цифровой измеритель крутящего момента работает следующим образом.

Вращающийся торсионный вал 1 под действием крутящего момента скручивается. Подвижные части 2 и 3 датчиков смещаются друг относительно друга, вследствие чего происходит запаздывание сигнала от одного датчика 4 относительно другого датчика 5. В результате на выходе схемы совпадения 10 появится сигнал, несущий информацию об угле закручивания фз. Блок управления 11, генератор 12 и задатчик времени измерения 13 осуществляют измерение угла закрутки и вычисляют крутящий момент по формуле

М С(фз + Фо) ,

где G - коэффициент упругости торсионного вала;

Фо - начальный угол закручивания, определяемый взаимным

расположением датчиков.

Если диапазон рабочих температур торсионного вала 1 значителен, то из-за изменения коэффициента упругости вместе с изменением температуры, точность измерений снижается. Значение постоянного начального угла вводится с калибратора 14 в блок управления 11, а значение коэффициента упругости вводится в блок управления 11 через узел компенсации 15. На этапе изготовления торсионного вала определяется зависимость коэффициента упругости

от температуры в его рабочем диапазоне температур:

G(t) GO + ato , где GO - постоянная часть коэффициента упругости;

t° - температура торсионного вала;

а - коэффициент пропорциональности.

Датчик температур 6 измеряет в рабочем состоянии температуру торсионного вала 1. С выхода датчика температур 6 сигнал через согласующий усилитель 9 с учетом принятой размерности поступает в узел компенсации 15, в котором к значению GO / получаемому с калибратора 14, прибавляется компенсационная добавка at° . Крутящий момент рассчитывается по формуле:

М С)(Фз + Фо) (GO + atO)(фз + фо) .

Таким образом, в предлагаемом измерителе, в отличие от аналога и прототипа, в которых значения G и фо вносятся в блок управления калибратором, как постоянные величины, не учитывающие зависимость коэффициента упругости от температуры, за счет введенных датчика температур б, согласующего усилителя 9 и узла компенсации 15 обеспечивается температурная компенсация в коэффициенте„.йугости торсионного вала 1. осударственного Элмас Авторы: / rSv.Тимофеев К.В. тнев В.В. Геворков И.Г. Кауфельдт А.К. Колышкин С.Н. гнев В.В. Розенталь В.В. Сидоренко В.Г. обакин Б.И. Тимофеев К.В. Трифонов С.В. Федоров В.В.

Claims (1)

1. Цифровой измеритель крутящего момента, содержащий торсионный вал с установленными на его концах специальными венцами, образующими подвижную часть датчиков, два датчика, каждый из которых соединен через усилитель-ограничитель с соответствующим входом схемы совпадения, выход последней соединен с одним из входов блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора, третий вход блока управления подключен к выходу задатчика времени измерения, вход которого соединен с вторым выходом генератора, четвертый вход блока управления подключен к одному из выходов калибратора, соответствующий вход которого соединен с выходом блока управления, второй выход которого подключен к цифровому индикатору, отличающийся тем, что в него введена цепочка из последовательно соединенных датчика температуры, согласующего усилителя и узла компенсации, другой вход которого соединен с выходом калибратора, а выход узла компенсации соединен с пятым входом блока управления.