SU1368671A1

SU1368671A1 - Torque-measuring method

Info

Publication number: SU1368671A1
Application number: SU853921505A
Authority: SU
Inventors: Любовь Владимировна Жоховец; Николай Михайлович Ивашутич; Александр Иванович Левченко
Original assignee: Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР
Priority date: 1985-07-02
Filing date: 1985-07-02
Publication date: 1988-01-23

Abstract

Изобретение относитс к области приборостроени . Цель изобретени - повьшение точности за счет устранени вли ни магнитной анизотропии вала. При вращении нагруженного вала выходное напр жение преобразовател , пульсирующее с частотой вращени вала , поступает на измеритель след щего типа, который отслеживает и измер ет его максимальную за оборот вала величину. Выходное напр жение преобразовател достигает своего максимального значени при том же угловом положении вала, при котором было максимальным его начальное выходное напр жение . Измерение происходит при одном и том же угловом положении вала, естественной меткой которого вл етс максимальное выходное напр жение преобразовател . 2 ил. е (ЛThe invention relates to the field of instrumentation. The purpose of the invention is to increase accuracy by eliminating the influence of the magnetic anisotropy of the shaft. When the loaded shaft rotates, the output voltage of the converter, pulsing with the shaft rotational frequency, goes to a meter of the following type, which monitors and measures its maximum value during the shaft rotation. The output voltage of the converter reaches its maximum value at the same angular position of the shaft, at which its initial output voltage was maximum. The measurement takes place at the same angular position of the shaft, the natural mark of which is the maximum output voltage of the converter. 2 Il. e (L

Description

ооoo

Ot) 00Ot) 00

о about

1 1eleven

Изобретение относитс к приборостроению и может быть использовано дл измерени крут щего момента на вращающихс ферромагнитных валах различных объектов.The invention relates to instrument engineering and can be used to measure the torque on rotating ferromagnetic shafts of various objects.

Цель изобретени - повышение точности измерени за счет устранени вли ни магнитной анизотропии вала.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the influence of the magnetic anisotropy of the shaft.

На фиг.1 представлена структурна схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - осцилог- раммы выходного сигнала измерительной системы при вращении вала иFigure 1 shows the structural diagram of the device that implements the proposed method; figure 2 - oscillogram of the output signal of the measuring system during rotation of the shaft and

М.Р 0.M.P. 0.

Устройство содержит магнитоупругий преобразователь 1 (например, контролируемый вал, либо элемент цилиндрической формы, жестко св занный с валом), электромагнитный трансформаторный преобразователь 2 крестового типа, источник 3 переменного тока выпр митель-усилитель 4, фильтр 5 низких частот, след щий измеритель 6 максимальной за оборот вала величины вь ходного напр жени , датчик 7 углового положени вала.The device contains a magnetoelastic transducer 1 (for example, a controlled shaft, or a cylindrical element rigidly connected to the shaft), a cross-type electromagnetic transformer converter 2, an alternating current source 3, a rectifier-amplifier 4, a low-pass filter 5, a follower meter 6 per revolution of the shaft of magnitude of the input voltage, sensor 7 of the angular position of the shaft.

Крут щий .момент, приложенный к валу , измен ет магнитные свойства маг- нитоупругого преобразовател 1. Это приводит к изменению напр жени на вторичной (измерительной) обмотке электромагнитного трансформаторного преобразовател 2, обмотка возбуждени которого запитана от источника 3 переменного тока. Величина тока возбуждени выбираетс так, что материал магнитоупругого преобразовател 1 и материал сердечников электромагнитного трансформаторного преобразовател 2 не достигают намагниченности насыщени . Измерительна обмотка преобразовател 2 зашунтирована емкостью . Емкость выбрана так, что резонансна частота RC-контура равн етс частоте тока, питающего преобразователь 2. Измерение при этом происходит на первой гармонике частоты питани преобразовател .A torque applied to the shaft changes the magnetic properties of the magnetoelastic converter 1. This leads to a change in the voltage on the secondary (measuring) winding of the electromagnetic transformer converter 2, the excitation winding of which is powered from the alternating current source 3. The magnitude of the excitation current is chosen so that the material of the magnetoelastic transducer 1 and the core material of the electromagnetic transformer transducer 2 do not reach the saturation magnetization. The measuring transducer winding 2 is shunted by capacitance. The capacitance is chosen so that the resonant frequency of the RC circuit is equal to the frequency of the current feeding the converter 2. The measurement then takes place at the first harmonic of the frequency of the converter's power.

Высокочастотное напр жение с измерительной обмотки выпр мл етс и усиливаетс вьшр мителем-усилителем 4. Фильтр 5 низких;частот выдел ет посто нную составл ющую (выходное напр жение измерительной системы).The high-frequency voltage from the measuring winding is rectified and amplified by a high voltage amplifier 4. Low filter 5; the frequency selects a constant component (the output voltage of the measuring system).

Величина выходного напр жени зависит от углового положени вала в момент измерени и оказываетс пуль686712The magnitude of the output voltage depends on the angular position of the shaft at the time of measurement and is bullet686712

сирующей с периодом, равным периоду вращени вала.with a period equal to the period of rotation of the shaft.

Способ реализуетс следующим обра5 зом.The method is implemented as follows.

У поверхности контролируемого вала устанавливают преобразователь крестового типа так, что ось его магнитопровода возбуждени направле10 на вдоль оси контролируемого вала. Запитывают обмотку возбуждени от источника переменного тока. Поворачива ось магнитопровода к направлению предполагаемого действи главных рас1Ь т гивающих. напр жений, добиваютс того, что фаза вторичного напр жени одинакова при любом угловом положении ненагруженного вала. Наход т угловое положение вала, при которомA cross-type converter is installed at the surface of the monitored shaft so that the axis of its excitation magnet is directed along the axis of the monitored shaft. Energize the field winding from the AC source. Turning the axis of the magnetic circuit to the direction of the intended action of the main distributors. stresses ensure that the secondary voltage phase is the same for any angular position of the unloaded shaft. Find the angular position of the shaft at which

20 фи плитуда выходного напр жени имеет20 fi there output voltage

максимальное значение. Градуируют в этом положении преобразователь, ступенчато нагружа неподвижный вал. При вращении нагруженного валаmaximum value. Graduate in this position the transducer, stepwise loading a stationary shaft. When rotating the loaded shaft

25 выходное напр жение преобразовател , пульсирующее с частотой вращени вала , поступает на измеритель 6 след щего т.ипа, который отслеживает и измер ет его максимальную за оборот ва30 ла величину. Выходное напр жение преобразовател достигает своего максимального значени при том же угловом положении вала, при котором бьшо максимально его начальное выходное нап35 р жение. Таким образом, измерение происходит при одном и том же угловом положении вала, естественной меткой которого вл етс максимальное выходное напр жение преобразова40 тел .25, the output voltage of the converter, pulsing with the frequency of rotation of the shaft, goes to the meter 6 of the following so-called type, which monitors and measures its maximum value for the turn of the shaft. The output voltage of the converter reaches its maximum value at the same angular position of the shaft, at which its maximum output voltage is maximum. Thus, the measurement takes place at the same angular position of the shaft, the natural mark of which is the maximum output voltage of the transducer body.

В качестве измерител 6 может быть использован импульсный вольтметр , сброс счета которого осуществл етс по сигналу с датчика 6 угло45 вого положени вала.As the meter 6, a pulse voltmeter can be used, the counting of which is reset by the signal from the sensor 6 of the angular position of the shaft.

Измеритель момента по предлагаемому способу может работать без датчика 7 углового положени вала. Дл 50 этого достаточно чтобы сброс счета в измерителе 6 максимальной величины осуществл лс реже, чем один раз за оборот вала (например, от внутреннего генератора сброса счета).The torque meter of the proposed method can operate without a sensor 7 of the angular position of the shaft. For this, it is sufficient that the reset of the count in the meter 6 of the maximum value is carried out less than once per shaft rotation (for example, from an internal count reset generator).

5555

Claims

Formula invented and

A method for measuring the torque acting on a cylindrical

31

a ferromagnetic rotating shaft, consisting in the magnetization of the monitored section of the shaft by a cross-shaped transducer of the transfer of the mother-type transfer and measurement of the secondary voltage of the converter, is different. in order to increase the measurement accuracy by eliminating the influence of magnetic

68671

shaft anisotropy, in the process of magnetization, change its direction by turning the converter until the output voltage phase does not change when the shaft rotates, monitor and measure the maximum value of the output voltage of the converter per shaft rotation, and judge about the torque value.

g /

(b)

b

I

with