SU708181A1 - Бесконтактный датчик крут щего момента - Google Patents

Description

1

H3o6peteHHe относитс  к области снлонзмерительной техники и может быть исполь-. зовано дл  измерени  крут щих моментов на вращающихс  валах из ферромагнитного и немагнитного материалов.

Известно устройство дл  измерени  момента на валу, содержащее магнитоупругий преобразователь (участок вала или цилиндр/ из ферромагнитного материала, закрепленный на валу) и электромагнитный преобразователь , расположенный соосно магнетоупругому преобразователю и представл ющий собой неподвижную электромагнитную систему с  вно выраженными полюсами, причем средний электромагнит несет на своих полюсах обмотки возбуждени , а крайние - измерительные обмотки (1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  бесконтактный датчик крут щего момента, содержащий магнитоупругий преобразователь, установленный на контролируемом валу, и расположенный с зазором коаксиально магннтоупругому . преобразователю электромагнитный преобразователь, включающий цепь возбуждени  и измерительную цепь (2.

устройства не о 5еспёчивают требуемую точность измерений из-за отсутстви  возможности регулировки начального положени  рабочей точки на статнческой характеристике устройства.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  путем регулировки начального положени  рабочей точки иа статической характеристике датчика.

Это достигаетс  за счет того, что в предлагаемый датчик введены шайбы из немагнитного материала с магннтом гкими вставками , а цепь возбуждени  электромагнитного преобразовател  выполиена в виде Побразных электромагнитов, размещенных в радиальных плоскост х, при этом немагнитные шайбы расположены со стороны полюсов П-образных электромагнитов с возможностью поворота относительно оси контролируемого вала, а магнитом гкие вставки, размещенные на торцовых поверхност х щайб, примыкают к полюсам электромагннтов , и число их на каждой щайбе равно числу упом нутых электромагнитов возбуждени .

На фиг. 1 показан продольный разрез описываемого датчика, на фиг. 2 - то же, разрез Б-Б фиг. 1; на фиг. 3 - вид шайбы с магнитом гкими вставками; на фиг. 4 - статическа  характеристика датчика.

На свободном участке рабочего вала 1 укреплен магнитоупругий преобразователь 2цилиндр из ферромагнитного материала. Магнитоупругий преобразователь 2 охвачен кольцевым электромагнитным преобразователем , состо щим из электромагнитной цепи возбуждени  и электромагнитной измерительной цепи. Электромагнитна  цепь возбуждени  представл ет собой совокупность П-образных электромагнитов возбуждени  3, расположенных равномерно по окружности одного радиуса концентрично магнитоупругому преобразователю. Устанавливаютс  П-образные электромагниты возбуждени  3 в пазах общего каркаса 4, выполненного из немагнитного материала (карболит , капрон и т. д.).

Электрическое соединение обмоток электромагнитов возбуждени  3 ведетс  по группам (секторам). Количество секторов кратно двум.

В секторах обмотки электромагнитов возбуждени  соедин ютс  последовательно-согласно , между секторами - последовательновстречно . Свободные концы обмоток электромагнитной системы возбуждени  подключаютс  к источнику переменного напр жени  (на чертеже не показано).

Электромагнитна  измерительна  цепь выполнена в виде кольцевого магнитопровода 5, на который намотана секционированна  измерительна  катушка 6. Измерительна  цепь расположена на общем каркасе 4 между полюсами П-образных электромагнитов возбуждени  3 симметрично им. Секции измерительной катушки 6 на кольцевом магнитопроводе 5 располагаютс  симметрично относительно границ секторов возбуждени  по окружности. Электрическое соединение обмоток секций между собой осуществл етс  последовательно-встречно при однонаправленной намотке или последовательносогласно при намотке соседних секций в разных направлени х. Выходные концы измерительной катушки 6 подключаютс  к измерительной схеме (на чертеже не показано).

На общем каркасе 4 у обоих полюсов электромагнитов возбуждени  3 расположены шайбы 7 (фиг. 1, 3), выполненные из немагнитного материала. На поверхност х шайб 7, примыкающих к полюсам электромагнитов возбуждени  3, укреплены в радиальном направлении, равномерно по окружности , магнитом гкие вставки 8. Количество вставок 8 на каждой шайбе 7, равно количеству П-образных электромагнитов возбуждени  3. Шайбы 7 имеют возможность поворачиватьс  вокруг оси контролируемого вала, а в исходном положении устанавливаютс  таким образом, чтобы магнитом гкие вставки 8 располагались напротив полюсов П-образных магнитов возбуждени  3. Собранный в общем каркасе электромагнитный преобразователь защищен от вли  ни  внешних воздействий экранирующим кожухом 9 со съемной крышкой 10.

Магнитоупругий датчик крут щего момента , установленный на валу машины, работает следующим образом.

Q При включенном напр жении питани  цепи возбуждени  и отсутствии измер емого крут щего момента на выходных концах измерительной катушки б всегда присутствует начальное выходное напр жение а (фиг. 4). Наличие начального выходного напр жени  у датчика говорит о том, что вектор магнитного потока возбуждени , направленный вдоль образующего вала 1, пересекает магнитную ось магнитопровода 5 измерительной цепи не под пр мым углом.

0 Это обусловлено неоднородностью магнитоупругого преобразовател  и неточностью изготовлени  магнитной системы электромагнитного преобразовател . Наклон вектора магнитного потока возбуждени  относительно магнитной оси магннтопровода 5 измерительной цепи вызывает по вление в секторах поперечной составл ющей вектора, котора , замыка сь, через участки магнитопровода 5 измерительной цепи наводит в измерительной катушке 6 начальное напр g жение. При этом угол отклонени  вектора магнитного потока возбуждени  от направлени , перпендикул рного магнитной оси измерительной цепи, определ ет амплитуду начального выходного напр жени , а направление отклонени  - его фазу. Фазы начальных выходных напр жений дл  различных направлений отклонений вектора магнитного потока возбуждени  отличаютс  на 180°.

При настройке датчика крут щего момента на валу машины дл  определенного направлени  скручивани  возможны следующие случаи.

1. Отклонение вектора магнитного потока возбуждени , определ ющего амплитуду и фазу начального выходного напр жени ,

Claims (2)

1. 5 совпадает с направлением отклонени  составл ющей вектора потока возбуждени , вызываемого приложенным крут щим моментом . В этом случае фаза начального выходного напр жени  совпадает с фазой выходного напр жени , пропорционального приложенному статическому крут щему моменту . Если при этом амплитуда начального выходного напр жени , определ юща  начальное положение рабочей точки на ветви характеристики, соответствует линейному участку характеристики, то существенной настройки датчика с помощью боковых шайб 7 с магнитом гкими вставками 8 не требуетс . Возможна только регулировка желаемого уровн  амплитуды начального ВЫХОДНОГО напр жени  на линейном участке ветви характеристики (фиг. 4). же амплитуда начального выходного |1а:1(; жени  соответствует нелинейному участку ветви характеристики, что определ етс  непропорциональностью суммарного выходного сигнала прикладываемым значени м статического крут щего момента в процессе градуировани  измерительного устройства (на чертеже не показано),то с помощью разворота шайб 7 с магнитом гкими вставками 8 рабоча  точка выводитс  на линейный участок ветви характеристики дл  данного направлени  скручивани . 2. Отклонение вектора магнитного потока возбуждени , определ ющего амплитуду и фазу начального выходного напр жени , не совпадает с направлением отклонени  составл ющего вектора магнитного потока возбуждени , вызываемого приложенным крут щим моментом. В этом случае фаза начального выходного напр жени  отличаетс  от фазы напр жени , вызванного приложенным статическим крут щим .моментом на 180°, и, следовательно, суммарное выходное напр жение датчика равно разности этих двух напр жений. Последнее говорит о том, что статическа  выходна  характеристика датчика искажена, и что рабоча  точка а (фиг. 4) в исходном положении находитс  на противоположной дл  выбранного направлени  скручивани  ветви характеристики, что равносильно переносу оси ординат в данную точку. Искажение характеристики в этом случае устран етс  корректировкой направлени  отклонени  вектора магнитного потока возбуждени  при отсутствии измер емого параметра с помощью разворота в разных направлени х щайб 7 с магнитом гкими вставками 8. Корректировка ведетс  с периодическим статическим нагружением вала, до вывода рабочей тт)чки датчика на линейный участок ветви характеристики, соответствующей требуемому направлению скручивани . На фиг. 4 дл  положительного направлени  скручивани  это показано переносом оси ординат в точку аг (фиг. 4), выбранную на линейном участке характеристики. На этом процесс настройки датчика на желаемое направление скручивани  заканчиваетс , датчик готов к измерению крут щих моментов при вращении. Наличие дв х :.. с ч;;: iii-HJMsii кими вставками, обе:печ|1-;; К)щи г-гчл 1р ;вку положени  paoQi ii :;;чки iir; с.атической характеристике ;.ji ика, позволит повысить точность р1-:н  KpvrHiuero .моментл. При установке .л лчиков на валах машин возможность рогхлиронать положение рабочей точки позвол ет настраивать датчикн дл  измерени  крут щих моментов любого направлени  скручивани  с установкой рабочей точки на линейном участке характеристики . При выборе начального положени  рабочей точки в центре линейного участка ветви статической характеристики дач чик позвол ет в определенном диапазоне измер ть знакопеременные крут щие моменты . Формула изобретени  Бесконтактный датчик крут щего момента ,содержащий магнитоупругий преобразователь , установленный на контролируемом валу, и расположенный с зазором коаксиально магнитоупругому преобразователю электромагнитный преобразователь, включающий цепь возбуждени  и измерительную цепь, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  путем регулировки начального положени  рабочей точки на статической характеристике датчика, в него введены из немагнитного материала с магнитом гкими вставками, а цепь возбуждени  электромагнитного преобразовател  выполнена в виде П-образных электромагнитов , размещенных в радиальных плоскост х, при этом немагнитные шайбы расположены со стороны полюсов П-образных электромагнитов с возможностью поворота относительно оси контролируемого вала , а магнитом гкие вставки, размещенные на торцовых поверхност х шайб, примыкают к полюсам электромагнитов, и число их на каждой шайбе равно числу упом нутых электромагнитов возбуждени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 224122, кл. G 01 L 3/10, 1966.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 214161, кл. G 01 L 3/10, 1967 (прототип).