Устройство для измерения крутящего момента вращающегося вала

) С 0 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН тут ьство С /08, 19 тво ССС 08, 198 у илоиэ ь ис ких ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ижевский механический ин(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЩЕГО МОМЕНТА ВРАЩА 10 ЩЕГОСЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к с мерительной технике и может бы пользовано при снятии механиче характеристик приводов. Целью иэоб" ретения является повыиение точности, Световой поток от источника света, пройдя через диагфрагму 4 в кольце 6, после многократного отражения от зеркальных поверхностей колец 6 и 7 попадает на светоприемный торец волоконного световода 4 и, пройдя по световоду 4, поступает через его два выходных торца в оптические коллимирующие элементы. Пучок параллельных лучей из одного оптического коллимирующего элемента 9 попадает на полупрозрачное окно в отражателе 12 и частично проходит через него в вне пучка Г, а частично, после много- ратного отражения в щели из эеркаль1571440 ных поверхностей отражателя 12 и грани кольцевой втулки 10, выходит из нее в виде пучка Г . Пучок параллельных лучей Г из другого оптическогозколлимирующего элемента располагается под не. оторым углом по отношению к пучку Г. Все три пучка расположены в с,д:.й плоскости и при вращении вала 1 поочередно возбуждают импульсы в фо 4топриемнике 3. Под воздействием крутящего момента происходит взаимный поворот зеркальных поверхностей отражателя 12 и грани кольцевой втулки, что приводит к изменению расположения пучка Г относительно пучков Г и Г и соответственно к изменению фазового положения импульса от пучка Г в фотоприемнике 3. 1 з,п, ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к силоиэмерительной технике и может быть использовано при снятии механическиххарактеристик приводов,Цель изобретения - повышение точности.На фиг. 1 представлено устройство,общий вид; на фиг. 2 - разрез А-Ана фиг,1; на фиг. 3 - разрез Б-Б нафиг.1; на фиг. 4 - оптическая схема 25прохождения лучей; на фиг. 5 - временная диаграмма работы устройства.Устройство для измерения крутящегомомента вращающегосявала содержитупругий вал 1,источник 2 света ифотоприемник 3, установленные на неподвижном основании, волокойный световод 4,кронштейн 5, кольцо 6, выполненноес внутренней цилиндрической зеркальной поверхностью, установленное наосновании концентрично кольцу 7, за 35крепленному на упругом валуи выполненному с внешней цилиндрическойзеркальной поверхностью, заподлицо скоторой установлен светоприемный то"рец волоконного световода 4, которыйразделен на две ветви, концы которыхснабжены оптическими коллимирующимиэлементами 8 и 9, плоский зеркальныйотражатель, выполненный в виде кольцевой втулки 10 с плоской зеркальнойгранью 11, второй плоский зеркальный отражатель 12, выполненный с полупрозрачным окном 13 и установленный напротив и параллельно зеркальнойграни 11 кольцевой втулки 10, .закрепленной на упругом валу 1. Зеркальные поверхности грани 11 и отражателя 12 образуют плоскую щель, параллельную оси вала 1, Отражатель 1255закреплен на кронштейне 5, которыйустановлен на упругом валу 1 на заданном осевом расстоянии от кольцевой втулки 10 таким образом, что участок упругого вала 1,между втулкой 10 и кронштейном 5 образует измерительный торсион.На наружную поверхность кольцевой втулки с обеспечением возможнос" ти оптической связи с фотоприемником 3 выведен конец одной ветви свето- волоконного световода 4, снабженный оптическим коллимирующим элементом 8. Другой конец световолоконного световода 4, снабженный оптическим коллимирующим элементом 9, выведен на зеркальную грань 11 кольцевой втулки 10 с обеспечением возможности оптической связи с Фотоприемником 3 через полупрозрачное окно 13 в отражателе 12. В кольце 6 выполнено радиальное отверстие 14, выполняющее роль диафрагмы, напротив которого размещен источник 2 света, Фотоприемник 3 подключен к измерительной схеме 15.Оптические коллимирующие элементы 8 и 9, выполняющие роль линз, формирующих пучок параллельных лучей, могут быть выполнены, например, из "граданов", т,е, градиентных световых волокон с длиной, равной 1/4 длины волны излучения источника 2 света.Устройство для измерения крутящего момента вращающегося вала работает следующим образом..Световой поток от источника 2 света, пройдя через диафрагму 14 в кольце 6, образует расходящийся пучок лучей, падающий на наружную зеркаль" ную поверхность кольца ,.при этом освещается участок АВ поверхности кольца 7 (фиг.2), Отраженный от поверхности кольца 7 световой поток падает на внутреннюю зеркальную поверхность кольца 6 и отражается,обратно к поверхности кольца 7, засвечивая на ней участки СА и ВД, т.е, 1571440увеличивая засвеченную поверхность, Отраженные от засвеченных участков световые потоки при дальнейшем много кратном отражении от зеркальных по.верхностей колец 6 и 7 обеспечивают полную засветку наружной поверхнос. ти кольца 7. Световое излучение попадает на светоприемный торец волоконного световода 4 и, пройдя по световоду 4, поступает через его два выходных торца в оптические коллимирующие элементы 8 и 9 (фиг.З) .Пучок параллельных лучей из оптического коллимирующего элемента 9 падает на полупрозрачное окно 13 в отражателе 1 2, которое выполняет роль светоделительного элемента, При этом часть Г, исходного пучка лучей проходит через полупрозрачное окно 13, а вторая часть, претерпев многократное отражение в щели из зеркальных поверхностей отражателя 1 2 и грани 11 кольцевой втулки 1 О выходит из нее в виде самостоятельного светового пучка Г (см, фиг,З),Пучок параллельных лучей Г из оптического коллимирующего элемента 8 располагается под некоторым углом.ц по отношению к пучку Г Все три пучка Г,Г и Г - расположены в одной плоскости и при вращении вала 1 поочередно возбуждают импульсы в фотоприемнике 3 (см, фиг,5), Фазовое расположение этих импульсов в отсутствии крутящего момента определяется только конструктивными параметрами устройства. Под воздействием крутящего момента участок валамежду кронтшейном 5 и кольцевой втулкой 1 О испытывают деформацию кручения, вследствие чего произойдет взаимный поворот зеркальных плоскостей отражателя 12 и грани 11 кольцевой втулки 10, что вызовет угловое смещение пучка Г лучей относительно пучков Г, и Гз .Это смещение определит изменение фазового положения импульса от пучка Г относительно импульсов от пучков Г и Г, которое пропорционально величине крутящего момента и не зависит от частоты вращения вала 1,Формула из обре тения5 1, Устройство для измерениякрутящего момента вращающегося нала,содержащее упругий вал и связанныес ннм плоские зеркальные отражатели,волоконный световод, источник света1 Ои фотоприемник, установленные на неподвижном основании, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше ния точности, в него введены кронштейн, дв кольца, первое из которых15выполнено с внутренней цилиндрическойзеркальной поверхностью и установлено на основании концентрично второмукольцу, которое закреплено на упругомвалу и выполнено с внешней цилиндрической зеркальной поверхностью, заподлицо с которой установлен светоприемный торец волоконного световода,который разделен на две ветви, концыкоторой снабжены оптическими коллимирующими элементами, при этом первый .плоский зеркальный отражатель выполнен в виде кольцевой втулки с плоскойзеркальной гранью на внешней цилиндрической поверхности и закреплен наупругом валу, а второй плоский зеркальный отражатель выполнен с полупрозрачным окном, установлен над первым отражателем параллельно зеркальной грани кольцевой втулки и закреп 35 лен на кронштейне, который установлен на упругом валу на заданном осевом расстоянии от кольцевой втулки,на наружную поверхность которой выведен конец одной ветви световолоконного световода, другой конец которойвыведен на зеркальную грань кольцевой втулки, а источник света установлен напротив радиального отверстия,выполненного в первом кольце.2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оптическиеколлимирующие элементы выполнены ввиде градиентных световых волокон сдлиной, равной 1/4 длины волны излучения источника света,1571440 еда олини ор С.Шевку Тираж 4 б дписно уцарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5ф Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,агарина, 10 1 ака оНЧИПИ Составитель А, Техред М.Дидык ахановКо