Устройство для измерения крутящего момента

Ь 1ФМ 6 итно т:.." мйъя НИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯСоюз Сфветсюа Социалистичесюа Республик(51) М. Кл.2 01 1. 3/1 присоединением заявк23) Приоритет -Гюсударстаенннй квинтет СССР пп делам нзобретеннй н етнрытнй(7) Заявител Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТ Изобретение относится к области силоизмерительной техники, в частности к устройствам для бесконтактного измерения и порогового контроля крутящего момента на вращающихся валах, и предназначено для использования в станках глубокого сверления и в станках с адаптивным управлением.Известные устройства для измерения крутящего момента на вращающихся валах, содержащие электромагнитный преобразователь, предназначенный для преобразования механических напряжений, возникающих в поверхностных слоях вала, в пропорциональный электрический сигнал на его выходе, усилитель-преобразователь: предназначенный для его усиления и преобразования электрического сигнала, поступающего с выхода электромагнитного преобразователя, в электрический сигнал требуемого вида, и измерительный блок, не обеспечивают требуемой точности измерения 1, 2.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения крутящего момента, содержащее магнитоупругий преобразователь в виде цилиндра из ферромагнитного материала, закрепленного на валу, электромагнитный преобразователь, установленный с зазором коаксиально магнитоупругому преобразователю, источник переменного напряжения для питания электромагнитного преобразователя, преобразователь выходного сигнала, связанный по первому входу с выходом электромагнитного преобразователя, вычислитель момента и блок индикации 3).Недостатком такого устройства является низкая точность измерения из-за усреднения измеряемого момента на измерительном интервале времени, а также при колебаниях скорости вращения вала.Целью изобретения является повышениеточности измерения.Это достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве вычислитель момента включает блок синхронизации, блок памяти, блок управления памятью и блок вычитания, причем выход блока синхронизации соединен с входом блока управления памя-тью и вторым входом преобразователя выходного сигнала, выход которого соединен с первыми входами блока памяти и блока вычитания, второй вход блока памяти сое1Магнитоупругий преобразователь 1 преддинен с выходом блока управления памятью, а выход соединен со вторым входом блока вычитания, выход которого соединен с входом блока индикации,Блок-схема предложенного устройства представлена на чертеже. Устройство состоит из магнитоупругого преобразователя 1, электромагнитного преобразователя 2, источника 3 переменного напряжения, преобразователя 4 выходного сигнала, блока 5 индикации, блока 6 синхронизации, блока 7 управления памятью, блока 8 памяти и блока 9 вычитания, причем блоки 6 - 9 образуют вычислитель момента 1 О. ставляет собой цилиндр из ферромагнитного материала, закрепленный на валу, и предназначен для преобразования механических напряжений, возникающих в поверхностных слоях вала в изменение магнитных характеристик цилиндра. Соосно валу с зазором относительно расположенного на нем магцитоуиругого преобразователя 1 установлена кольцевая электромагнитная система, содержащая цеггь возбуждения и измерительную цепь. Электромагнитная система образует электромагнитный преобразователь 2, который преобразует возникающие в магнитоупругом преобразователе изменения магнитных характеристик материала в пропорциональный электрический сигнал. Источник 3 переменного напряжения предназначен для питания обмоток возбуждения электромагнитного преобразователя 2, Г 1 реобразователь 4 предназначен для преобразования выходного сигнала электромагнитного преобразователя 2 в двоичное ги-разрядное чисом. Блок 6 синхронизации предназначен для формирования импульсов, момент появления которых зависит от углового положения вря цающегося вала. Он формирует и импульсов за один оборот вала. Блок 8 памяти предназначен для записи, хранения и считывания числовой информации о фоне, иостуиаюгцей от преобразователя 4 при отсутствии момента на валу при тех угловых положениях вращающегося вала, при которых происходит формирование импульсов блоком 6 синхронизации. Блок 7 управления памятью предназначен для выбора одного из п адресов блока 8 памяти (при этом каждому угловому положению вращающегося вала, ири котором происходит формирование импульсов блоком 6 синхронизации, соогветствует определенный адрес бло 8), для фрринформации о мгновенных значениях начального выходного сигнала преобразователя 2 по выбранному адресу в блок 8 при первом обороте вала (момент при этом отсутствует), для формирования команд считывания информации из соответствующих адресов О 3 30 33 блока памяти 8 при последующих о 6 аротях вала.Блок вычитания 9 предназначен для вычисления разности между числами, соответствующими мгновенным суммарным значениям фона 4 момента, периодически поступающими от преобразователя выходного сигнала 4, и числами, считываемыми по соответствующим адресам блока 8 памяти, которые несут информацию о мгновенных значениях фона, записанную ранее. Блок 5 индикации предназначен для визуального контроля измеряемого крутящего момента.Работа устройства заключается в следующем.При включении устройства на выходе электромагнитного преобразователя 2 появляется начальный выходной сигнал (фон), зависящий от углового положения вала при его вращении. С выхода электромагнитного преобразователя 2 этот начальный выходной сигнал подается на первый вход преобразователя выходного сигнала 4. При поступлении ца второй вход преобразователя 4 первого импульса с выхода блока 6 синхронизации ца выходе преобразователя 4 формируется ги-разрядное двоичное число, прямо пропорциональное мгновенному значению выходного сигнала электромагнитного преобразователя 2. Одновременно с выхода блока синхронизации этот импульс подается на вход блока 7 управления памятью, который формирует команду записи по первому адресу блока 8 памяти числа с выхода преобразователя 4. В дальцейшнем при поступлении с выхода блока 6 синхронизации каждого 1-го импульса (1-2,3) на второй вход преобразователя 4 ца его выходе будет формироваться двоичное число, прямо пропорциональное мгновенному значению начального выходного сигнала при угловом положении вала, соответствующем мОменту времени формирования на выходе блока 6 синхронизации 1-го импульса. Одновременно при поступлении каждого 1-го импульса с выхода блока 6 синхронизации на вход блока 7 управления на его выходе будет формироваться команда записи числа с выхода преобразователя 4 по 1-му адресу в блок 8 памяти.После первого оборота вала на выходе блока 6 сформируется и +1-ый импульс. Угловое положение вала при этом будет точно таким же, как и в момент формирования на выходе блока 6 первого импульса. При поступлении с выхода блока 6 и + 1-го импульса на второй вход преобразователя 4 ца его выходе сформируется двоичное число, прямо пропорциональное мгновенному значению начального выходного сигнала при данном угловом положении вала.Одновременно при поступлении с выхода блока синхронизации п + 1-го импульса на вход блока 7 на его выходе сформируется708182 Фор,иу.га азобретения ЦНИИ ПИ Заказ 847335 Тираж гоа Филиал П П П Патент,Пнлнненн команда считывания по первому адресу блока 8, в котором записана информация о мгновенном значении начального выходного сигнала при этом же угловом положении вала. Считанное по первому адресу блока 8 число поступает на второй вход блока 9. Поскольку мгновенное значение выходного сигнала преобразователя 2 при отсутствии момента является величиной постоянной для одного и того же углового положения вала при его вращении, то число на выходе преобразователя 4 в момент формирования на выходе блока 6 синхронизации и + 1-го импульса будет равно числу, записанному по первому адресу блока 8 памяти. На выходе блока 9 вычитания при этом будет О, который поступает на вход блока 5 индикации. Такая же картина будет наблюдаться при формировании на выходе блока 6 синхронизации и + 2, и + 3 и всех последуюгцих импульсов при отсутствии крутящего момента. При возникновении на вращающемся валу крутящего момента поступление с выхода блока 6 синхронизации каждого очередного импульса на второй вход преобразователя 4 будет вызывать формирование на его выходе гп-разрядного двоичного числа, прямо пропорционального мгновенному значению суммарного выходного сигнала (фон + + момент), соответствующего данному угловому положению вала. С выхода преобразователя 4. это число будет поступать на первый вход блока 9 вычитания, на второй вход которого будет поступать число с выхода блока памяти, считанное по команде блока 7 управления из адреса, по которому записано мгновенное значение начального выходного сигнала при таком же угловом положении вала. Команды считывания формируются на выходе блока 7 управления при поступлении на его вход импульсов от блока 6 синхронизации таким образом, что каждому импульсу соответствует строго определенный адрес блока 8 памяти. В результате на выходе блока 9 вычитания последовательно формируются двоичные гп-разрядные числа, прямо пропорциональные мгновенным значениям действующего на вал крутящего момента. Эти числа с выхода олока 9 вычитания поступают на вход блока 5 индикации, который выдает визуальню числовую информацию о мгновенном значении крутящего момента. Устройство для измерения крутящегомомента, содержащее магнитоупругий преобразователь в виде цилиндра из ферромагнитного материала, закрепленного на валуэлектромагнитный преобразователь, установленный с зазором коаксиально магнитоупругому преобразователю, источник переменного напряжения для питания электромагнитного преобразователя, преобразова 2 ц тель выходного сигнала, связанный по перзому входу с выходом электромагнитногопреобразователя, вычислитель момента иблок индикации, от,гачающееся тем, что, сцелью повышения точности измерения. в немвычислитель момента включает блок синхронизации, блок памяти, блок управления памятью и блок вычитания, причем выход блока синхронизации соединен с входом блокауправления памятью и вторым входом преобразователя выходного сигнала, выход козц торого соединен с первыми входами блокапамяти и блока вычитания, второй входблока памяти соединен с выходом блока управления памятью, а выход соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого соединен с входом блока индикации.Истзчники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР502252, кл. 6 01 1. 3/10, 1974.2. Патент США3340729, кл. 73 - 136,4 ф опублик. 1967.3. Заявка2424154/18-10, кл. Ст 01 1. 3/1071976 (прототип).