SU437936A1 - Устройство дл измерени крут щих моментов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  крут щих моментов.

Известные устройства дл  измерени  крут щих моментов содержат упругий участок вала из ферромагнитного материала и охватывающую вал электромагнитную систему, включающую кольцевой статор с распределенной по его внутренней поверхности обмоткой возбуждени , два тороида, св занных магнитопровод щими сегментами, и две включенные последовательно измерительные обмотки.

Цель изобретени  - повышение чувствительности , точности измерени  и выходной мощности устройства.

Это достигаетс  тем, что в предлагаемом устройстве обмотка возбуждени  выполнена трехфазной и расположена перпендикул рно к оси кольцевых измерительных обмоток.

На чертеже показано устройство дл  измерени  крут щих моментов.

Упругий участок рабочего вала 1 из ферромагнитного материала охвачен кольцевым статором 2 и двум  боковыми кольцами (тороидами ) 3. Статор и кольца собраны из листовой трансформаторной стали. Кольцевые листы тороидов сделаны разрезными дл  устранени  короткозамкнутых контуров. На внутренней поверхности статора выполнены пазы, в которых уложена распределенна  трехфазна  петлева  обмотка 4 возбуждени , подключаема  к стабилизированному источнику трехфазного напр жени  определенной частоты. Тороиды соединены магнитопровод щими

сег.л1ентами 5, обеспечивающими малое магнитное сопротивлепие цепи. Сегменты 5 установлены в цилиндрический корпус 6 из алюминиевого сплава, в подшипниках 7 которого располагаетс  вал 1. Дл  устранени  взаимного вли ни  сегменты отделены от статора немагнитными прокладками 8.

Между статором и тороидами наход тс  две кольцевые измерительные катушки 9, соединенные последовательно и подключаемые к измерительному прибору. Катушки обхватывают вал 1. Цепь возбуждени  создает магнитный поток

Ф; (вг,

20 Ф., Ф,„8Шш); + 120°, Ф, Ф„ sin со + 240°,

т. е. круговое вращающеес  магнитное поле.

Поток возбуждени  замыкаетс  через статор и вал.

В случае отсутстви  измер емого крут щего момента и полной изотропности вала - чувствительного элемента, векторы магнитного

потока возбуждени  направлены под пр мым

углом к оси измерительной катушки 9 и поэтому э.д.с. в ней не наводитс . При по влении и увеличении крут щего момента- на поверхности вала возникают напр жени  сжати , направленные под углом 45° к образующей , а также напр жени  раст жени  под углом 45° к образующей и под пр мым углом к направлению сжати , т. е.

М W

где W - момент сопротивлени  вала при кручении .

В результате возникшей анизотропности вала ось магнитного потока возбуждени  Фв (Ф1, Ф2, Фз) начинает отклон тьс  в направлении более легкого намагничивани , т. е. в направлении напр жени  раст жени  под углом 45° к образующей вала. Изменение магнитной проницаемости в этом направлении составл ет

ЗХо

f V Wotg2p, zny

где A,s - коэффициент магнитострикции;

/S - намагниченность ферромагнитного

образца;

а - напр жение в теле вала; ц - магнитна  проницаемость нагруженного материала; Но - начальна  магнитна  проницаемость

материала;

р - угол между векторами намагниченности /S и напр жени  0.

При этом возникает продольна  составл юща  магнитного потока Ф (Фд;, , хг Флга )

Дл  одной фазы

Фд. - Яв ((АО + Ар.) 5 tg а sin 0),

где Яв - напр женность магнитного пол  потока возбуждени  при изотропности вала;

5 - сечение вала, по которому проходит магнитный поток Фж, ограниченное эффективной глубиной проникновени  пол ;

а - угол, на который отклон етс  магнитный поток возбуждени , т. е. угол между Яв и /вПродольна  составл юща  потока каждой фазы, проход  через вал, тороиды и магнитопровод щие сегменты, сцепл етс  с витками измерительных катушек, навод  в них э.д.с., которые и  вл ютс  мерой крут щего момента

е, : 4,44//в (Но + AIJ-) 5/117 tg х sin Ы, е, : 4,44/Уз (0 + tg « sin К + Ь). г, 4, ( + ) SfW tg а sin (ш + 2),

где / - частота питающего напр жени ;

W - число витков измерительных катущек; ф - УГОЛ сдвига между э.д.с.

Использование дл  возбуждени  вращающегос  магнитного пол  устран ет зависимость начального выходного сигнала от углового положени  кольцевой электромагнитной системы относительно вала вследствие равномерного его намагничивани . Кроме этого, исключаегс  вли ние скорости вращени  вала на выходной сигнал, так как скорость вращени  магнитного пол  от наведенных вихревых токов остаетс  посто нной относительно измерительных катушек и равной скорости вращени  возбуждающего пол . Вращение пол  возбуждени  и повыщение мощности сигнала при этом уменьшают его зависимость от таких вли ний, как эксцентриситет и вибрации вала. Наличие дополнительных воздущных зазоU«

ров в измерительной магнитной системе повышает линейность выходной характеристики датчика, а использование в этой системе боковых тороидов пульсации выходного напр жени , так как при этом измерение механических напр жении проводитс  одновременно по всей окружности вала. Все это в целом повыщает чувствительность и точность измерени  устройства.

Предмет изобретени 

Устройство дл  измерени  крут щих моментов , содержащее упругий участок вала из ферромагнитного материала и охватывающую вал электромагнитную систему, включающую

кольцевой статор с распределенной по его внутренней поверхности обмоткой возбуждени , два тороида, св занных магнитопровод щими сегментами, и две включенные последовательно измерительные обмотки, отличающеес  тем, что, с .целью повышени  чувствительности , точности измерени  и выходной мощности устройства, обмотка возбуждени  выполнена трехфазной и расположена перпендикул рно к оси кольцевых измерительных обмоток .

.,..

fZZTZZZZ ZZZ Z Z

A-A