SU757882A1 - Устройство для измерения момента на вращающемся валу - Google Patents

Description

1

Настоящее изобретение относится к области силовой измерительной техники и может быть использовано для измерения тяговых и тормозных усилий колес автомобилей при их . диагностике.

Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее торсионный вал, датчик угла закручивания вала, осветители, фотоэлементы и мостовую измерительную схему, причем датчик выполнен из двух дисков, закрепленных на концах вала и имеющих множество прорезей в виде неполных секторов, расположенных по окружности, а диски закреплены так, , что прорези разных дисков сдвинуты от носительно друг друга, не обеспечивает требуемой точности измерения [1].

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является устройство для измерения момента на вращающемся валу, содержащее тор- 25 сионный вал, датчик угла закручивания в виде двух дисков с прозрачными окнами, в форме неполных секторов, закрепленных на концах вала, осветители, фотоприемники и счетный блок [2]·

2

К недостаткам известного устройства относится низкая точность измере ния.

Цель настоящего изобретения заключается в повышении точности измерения

Указанная цель достигается за счет того, что в устройство введен тахометрический датчик импульсов, выполненный в виде повышающего редуктора и генератора импульсов, соединенного с выходом редуктора, вход которого соединен с валом, а выход генератора со входом счетного блока, причем прозрачные окна в дисках датчика угла закручивания вала, расположены двумя концентрическими рядами и сдвинуты в рядах относительно друг друга, а счет ный блок выполнен в виде двух входных вентилей счетчиков импульсов статического регистра, схемы ИЛИ, двух клапанов и формирователей импульсов считывания, при этом входы двух входных вентилей соединены с датчиком угла закручивания и тахометрическим датчиком импульсов, а выходы - со вхо дами соответственно одного иэ счетчиков импульсов, причем входы формирователей перекрестно, а счетные входы счетчиков импульсов соответс-'·3

757882

4

венно подключены к выходам входных вентилей, выходы формирователей соединены со входами счетчиков и вторыми входами клапанов, первые входы которых связаны с выходами счетчиков, а выходы - со входами схемы ИЛИ, связанной со входом статического регистра.

На фиг. 1 изображена схема устройства для измерения момента по данному изобретению; на фиг. 2 изображен вид А на устройство; на фиг. 3 изображена временная диафрагма раРоты устройства.

Устройство содержит торсионный вал 1, к концам которого закреплены измерительные диски 2 с прозоачными окнами 3 таким образом, чтобы в непогруженном состоянии вала окна в дисках не совпадали. При закручивании вала окна перекрываются, световой поток осветителей 4 через эти окна попадает на фотоприемники 5, вырабатывающие электрические сигналы для счетного блока 6, длительность которых при вращении вала будет пропорциональна углу закручивания вала, т. е." моменту на нем. Эти сигналы квантуются им’пульсами тахометрического датчика 7, содержащего повышающий редуктор 8 и генератор импульсов 9. Квантование производится на входных вентилях 10, с которых измерительные импульсы, число которых пропорционально моменту поступают на счетчики импульсов 11 поочередно, т. к. фотоприемники 5 работают поочередно из-за того, что окна 3 сдвинуты в рядах на один шаг. На статический регистр 12 через схему ИЛИ 13 с помощью клапанов 14 считывается тот счетчик, который при открывании фотоприемника 5 другого канала и первом измерительном импульсе на входе другого счетчика сбрасывается формирователями импульсов считывания 15 или 16. С выхода статического регистра 12 показания снимаются во внешнюю схему, которая может стробироваться импульсами с формирователей импульсов считыва ния 15 и 16. Генератор импульсов 9, содержащий квантующий диск 17 с прорезями 18, осветитель 19 и фотоприемник 20 выдает импульсы, частота повторения которых пропорциональна скорости вращения вала, т. к. диск,17 связан с валом 1 через повышающий редуктор 8, и много выше скорости вала, благодаря тому, что редуктор повышающий и количество окон 18 в диске 17 может быть велико. Так как длительность сигналов от фотоприемников 5 пропорциональна моменту и обратно пропорциональна скорости вала 1, а частота импульсов фотоприемника 20 пропорциональна скорости вала 1, то при квантовании на выходе вентилей 10 число измерительных импульсов

пропорционально моменту и не зависит от скорости вала К Первое, например, колесо 21 автомобиля и второе 22, например, двигатель или тормоз, приводные устройства воздействуют на вал 1, в результате чего к его концам приложен момент, приводящий к закручиванию вала. В применении к диагностике автомобилей привод колеса автомобиля к одному концу вала осуществляют с помощью бегового барабана 23.

Одно из приводных устройств (например, колесо 21) раскручивает вал 1, а другое 22 - тормозит другой конец вала. Под действием приложенного момента вал закручивается. Так как вал выполняют в виде торсионной пружины с линейной характеристикой, величина угла закручивания концов вала пропорциональна моменту . Диски 2 вращаются вместе с валом но в разных фазах относительно окон 3 в них. Окна, проходя между осветителями 4 и фотоприемниками 5, создают в последних световые импульсы, длина которых, приведенная к углу вращения вала (оборотам), пропорциональна моменту. Импульсы с тахометрического датчика 7, число которых на оборот вала постоянно благодаря жесткой связи датчика с валом и достаточно (велико благодаря редуктору 8 и большому числу окон 18, поступают на входные вентили 10 счетного блока 6, которые открываются (ось а фиг. 3) поочередно по первым входам и на выходе которых будет появляться последовательность (пачка) импульсов, число которых в каждой пачке пропорционально мгновенному значению измеряемого момента. На временной диаграь&гё (оси Г| д фиг. 3) показан случай измерения нарастающего момента, поэтому число импульсов в пачках увеличивается. На осях б, в пунктиром показаны импульсы фотоприемников максимальной длины, т. е. при полном совмещении окон в случае измерения предельного для устройства момента. Импульсные пачки поступают на счетные входы счетчиков 11 и считаются ими, величина отсчета откладывается по вертикали осей 3,’и (фиг. 3), пунктиром показаны отсчёты в предельном случае. Одновременно каждая пачка поступает на вход формирователя 15 другого канала, который по первому импульсу пачки вырабатывает импульсы считывания (оси е, ж фиг. 3), поступающие на считывание и сброс счетчиков. Считывание счетчиков производится этими импульсами поочередно через клапаны 14 и формирователь импульсов считывания 15 на вход регистра 12, содержимое которого, как видно на оси к фиг. 3, меняется мгновенно при каждом импульсе считы5

757882

6

вания. Как видно на фиг. 3, если бы съем показаний производился непосредственно со счетчиков, время отсчета в предельном случае было бы равно нулю, а в случае раздельного съема с каждого счетчика - половине периода измерения, что затруднило бы отсчет особенно визуальный. В настоящем устройстве показания будут изменяться лишь при изменении момента, да и то в младших разрядах числа.

При необходимости с формирователей импульсов считывания 15 во внешнюю схему 16 могут сниматься импульсы считывания для запуска или стробирования этой схемы. Тарировка (градуировка) устройства может производиться путем закручивания концов вала с помощью динамометра и прокручивания вала на 1-2 шага окон с целью получения отсчета, в разгоне вала до определенной скорости необходимости нет. Изменяя передаточные отношения редуктора 8 и число окон 18 в диске 17 можно получить отсчет непосредственно в единицах измеряемого момента (например, н. м.) с дробной частью. Необходимым требованием выполнения конструкции тахометрического датчика являётся минимальный момент инерции его элементов, в противном случае редуктор.может выйти иэ строя при больших ускорениях на валу 1.

Устройство позволяет настроить достаточно простую и надежную установку для точного измерения и регистрации моментов в цифровой форме, в частности на колесах автомобилей, легко поддающуюся тарировке и настройке. В применении к контролю технического состояния автомобилей устройство позволяет оперативно определять тяговые усилия колес или регулировать тормоза (установки состоят из двух подобных устройств для левых и правых колес), это дает значительный выигрыш во времени и качестве регулировки.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения момента

   на вращающемся валу, содержащее торсионный вал, датчик угла закручивания в виде двух дисков с прозрачными окнами в форме неполных секторов, закрепленных на концах вала, осветители, фотоприемники и счетный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен тахометрический датчик импульсов, выполненный в виде повышающего редуктора и генератора импульсов, соединенного с выходом редуктора, вход которого соединен с валом, а выход генератора импульсов - со входом счетного блока, причем прозрачные окна в дисках датчика угла закручивания вала расположены двумя концентрическими рядами и сдвинуты в рядах относительно друг друга, а счетный блок выполнен в виде двух входных вентилей, счетчиков импульсов, статического регистра, схемы ИЛИ, двух клапанов и формирователей импульсов считывания, при этом входы двух входных вентилей соединены с датчиком угла закручивания тахометрическим датчиком импульсов, а выходы - со входами соответственно одного иэ счетчиков импульсов, причем входы фор мирователей импульсов считывания перекрестно, а счетные входы счетчиков импульсов соответственно подключены к выходам входных вентилей, выходы формирователей соединены со входами счетчиков и вторыми входами клапанов, первые входы которых связаны с выходами счетчиков, а выходы - со входами схемы ИЛИ, связанной со входом статического регистра.