Устройство для измерения крутящего момента

,ц 8 013/10 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(72) П.А.Удовидчик, Н.Т.Минченя С.Д.Лавровский и Г,Ф.Камнев (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН Белорусской ССР(53) 531.781.77:621.3.083.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 9501308, кл. 6 01 - 3/10, 1974.2. Авторское свидетельство СССР 9214159, кл. С 013/14, 1966 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащее вал, упругий элемент, установленный соосно валу и выполненный в виде двух фланцев, соединенных упругими стержнями, которые установлены под заданным углом к оси упругого элемента, индуктивный преобразователь линейного. перемещения, включающий в себя статор с обмоткой и кольцевой ротор2 установленный концентрично валу, к которому прикреплен один фланец упруго- го элемента, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния осевых сил, в него введена цилиндрическая прорезная пружина, при этом ротор индуктивного преобразователя . линейного перемещения выполнен в виде тонкостенной выпуклой оболочки из ферромагнитного материала, а другой фпанец упругого элемента выполнен в виде кольца и прикреплен к одному торцу цилиндрической прорезнойпружины, которая установлена внутри ротора индуктивного преобразователя линейного перемещения и соединена с ним по торцам, причем второй торец цилиндрической прорезной пружины Я закреплен на валу, 1107019Изобретение относится, к силоиз=мерительной технике и может бытьиспользовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу.Известно устройство для измерениякрутящего момента, содержащее вал,упругий элемент и индуктивный преобразователь линейного перемещения12Недостатком известного устройства является низкая точность измере Ония,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для измерения крутящего момента, содержащее вал, упругий элемент, установленный соосно валу ивыполненный в виде двух фланцев,соединенных упругими стержнями, которые установлены под заданным углом к оси упругого элемента, индуктивный преобразователь линейногоперемещения, включающий в, себя статорс обмоткой и кольцевой ротор, установленный концентрично валу, к которомуприкреплен один фланец упругого элемента 121.Недостатком известного устройстваявляется низкая точность вследствиезависимости показания от величиныосевой силы, действующей на вал.Целью изобретения является повьппение точности путем уменьшения влияния осевых сил. Указанная цель достигается тем,что в устройство для измерения крутя-З 5щего момента, содержащее вал, упругий элемент, установленный соосновалу и выполненный в виде двух фланцев, соединенных упругими стержнями, которые установлены под заданным 40 углом к оси упругого элемента, индуктивный преобразователь линейного перемещения, включающий в себя статорс обмоткой и кольцевой ротор, установленный кояцентрично валу, к кото- "5 рому прикреплен один фланец упругого элемента, введена цилиндрическая прорезная пружина, при этом ротор индуктивного преобразователя линейного перемещения выполнен в виде 50 тонкостенной выпуклой оболочки из ферромагнитного материала, а другой фланец упругого элемента выполнен в виде кольца и прикреплен к одному торцу цилиндрической прорезной пружины, которая установлена внутри ротора индуктивного преобразователя линейного перемещения и соединена с ним по торцам, причем второй тореццилиндрической прорезной пружинызакреплен на валу.На чертеже показано устройство,общий вид,Устройство для измерения крутящего момента содержит упругий вал1, упругий элемент 2, цилиндрическуюпрорезную пружину 3, кольцевой фланец4, ротор 5 и статор 6 индуктивногопреобразователя линейного перемещения, мостовую схему 7, усилитель 8,амплитудный детектор 9 и регистрирующий прибор 10.Упругий элемент 2 выполнен в видедвух кольцевых фланцев 11 и 12,соединенных упругими стержнями 13,расположенными по прямолинейнымобразующим однополостного гиперболоида вращения.Ротор 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения выполненв виде кольцевой тонкостенной выпуклой оболочки из ферромагнитногоматериала, Толщина оболочки равна 0,2-0,5 мм, а размеры ее радиального сечения имеют следующиесоотношенияЬ/р, =О, 05-0, 15,где Ь - высота сегмента дуги, образующей оболочку,В - длина хорды сегмента дуги,образующей оболочку.Осевая жесткость ротора 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения составляет 0,05-0,15 осе" вой жесткости цилиндрической прорезной пружины 3.1При этом упругий элемент 2 одним своим кольцевым фланцем 11 прикреплен к упругому валу 1, а вторым своим кольцевым фланцем 12 прикреплен к одному концу цилиндрической прорезной пружины 3, второй конец которой через кольцевой фланец 4 прикреплен к упругому валу 1. Ротор 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения установлен на цилиндрическую прорезную пружину 3 и соеди. - нен с ней концами,Обмотка статора 6 индуктивного преобразователя линейного перемещения через исследовательную цепочку, состоящую из мостовой схемы 7, усилителя 8 и амплитудного детектора 9, подключена к регистрирующему прибору 10.Устройство для измерения крутящего момента работает следующим образом.При отсутствии крутящего момента на упругом валу 1 производится балансировка мостовой схемы 8 а регистрирующий прибор 10 настраивается нанулевое положение. При нагружении упругого вала 1 крутящим моментом происходит относительное угловое смещение плоскостей крепления кольце-.10 вых фланцев 4 и 11 к упругому валу 1 базовой длины 1.Так как цилиндрическая прорезная пружина 3 обладает значительной кру" тильной жесткостью и соединена последовательно с упругими элементами 2, обладающими малой крутильной жесткостью, .то носледний закручивается на угол, равный углу закрутки упругог го вала 1 на базовой длинемежду кольцевыми фланцами 4 и 11. При этом изменяется осевой размер Н между кольцевыми фпанцами 11 и 12 упругого элемента 2 и вследствие этого иэме 15 няется длина цилиндрической прорезной пружины 3 и осевой размер В ротора 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения. Происходит соответствующее изменение диаметра Д ротора 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения, которое преобразуется статором 6 преобразователя линейного перемещения в элект рический сигнал, пропорциональный измеряемому моменту на упругом валу 1. 35 Соотношение размеров ротора 5 индуктивного преобразователя линейного перемещения обеспечивает передаточное отношение, значительно превосходящее единицу, которое может быть рассчитано для конкретных геометрических размеров по известным формулам. Последовательное соединение упругого элемента 2 и цилиндрической прорезной пружины 3 обеспечивает преобразование угла закручивания упругого вала 1 на базовом участке Ь в осевую деформацию ротора 5 индуктив ного преобразователя линейного перемещения без потери величины сигнала и без зоны нечувствительности, так. как укаэанная система находится в состоянии предварительной закрутки. При этом индуктивный преобразователь линейного перемещения обладает высокой чувствительностью и реагирует только на изменение диаметра Д и не реагирует на изгибные колебания упругого вала 1, что способствует повышению точности измерений.Вследствие того, что в предлагаемом устройстве осевая сила, действующая на упругий вал 1, практически не сказывается на величине осевой деформации упругого элемента 2, повышается точность измерения.Применение изобретения;позволит повысить точность измерения крутящего момента путем уменьшения влияния осевой силы.1107019 Составитель А.АмаханРедактор В. Иванова Техред А.Кикемезей орректор Л.Пилипе Подписи 4/5 лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная аказ 5748/29 Тираж ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, 823комитета СССРи открытийаушская наб., д