Устройство для измерения крутящего момента, развиваемого двигателем

(51)5 6 01 1 3/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ,ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ . СВИДЕТЕЛЬСТВ ТЕНИ У.(21) 4814429/10 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУ- (22) 05.03.90 . ТЯЩЕГО МОМЕНТА, РАЗВИВАЕМОГО (46) 30,03.92. Бюл. М 12 . ДВИГАТЕЛЕМ(71) Специальное проектно-,конструктор-: (57). Изобретение относится.к измерительское и технологическое бюро по промыш- . нойтехникеиможетбытьиспользованодля ленным электровозам и Днепропетровский измерения вращающего момента двигатеинститут инженеров железнодорожного . ля. Целью изобретения является повыше- транспорта ние точности. Устройство содержит (72) В,А.Браташ, И.М.Гендельман, Л.АМа- расположенные между опорной плитой 2 . нашкин, А.М.Бондарев; М.Л.Бичуч, Р,Ю,Па- двигателя и основанием 3 силоизмерительцовский и Ю.Н,Ивченко ные опоры, включающие болтй 4, шайбы 5, (53) 531,781(088.8) гайки 6 и месдозы 7 с наклеенными на них (56) Авторское свидетельство СССР . тензодатчиками 8.1 - 8.4, включенными в моМ 720323, кл. 601 .3/22, 1980.. стовую измерительную схему. На торцахПатент США ЬЬ 4313341 кл. 6 01 . 3/02, корпуса двигателя крепятся датчики линей. ных ускорений, сигналы с которых усилива1723469 10 15 20 30 35 40 45 ются и суммируются сумматором. Выход мостовой измерительной схемы и выход сумматора подключены к входу второго Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вращающего момента двигателя,Известно устройство для измерениявращающего момента двигателя, содержащее датчик усилия и включенный на его выходе преобразователь сигнала датчика в электрическое напряжение, а сам датчик усилия выполнен в виде двух чувствительных к нагрузкам элементов, которые установлены с двух сторон от оси полюса двигателя под элементами крепления этого полюса к статору двигателя,Недостатком данного устройства является то, что в процессе оборудования измерительной установки необходимо разобрать двигатель, а на точность измерения оказывают влияние вертикальные или горизонтальные ускорения, возникающиепри колебаниях корпуса двигателя.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения крутящего момента, развиваемого двигателем, содержащее силоизмерительные опоры, установленные на основании симметрично осивращения испытуемого двигателя и включенные в мостовую измерительную схему. Однако известное устройство имеет недостаточную точность измерения, так как не учитывает динамическую составляющую момента.Цель изобретения - повышение точности измерения,Цель достигается тем, что устройство, содержащее силоизмерительные опоры, установленные на основании симметрично оси вращения испытуемого двигателя и включенные в мостовую измерительную схему, имеет также датчики линейных ускоренийи два сумматора, к соответствующим входам первого из которых подключены датчики линейных ускорений, а к входам второго сумматора подключены соответственно выход мостовой измерительной схемы и выход первого сумматора,На фиг.1 схематично изображено пред. лагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - силоизмерительная опора; на фиг.3 - блок схема устройства,Устройство содержит корпус 1 двигателя, расположенный на опорной плите 2, крепящейся к основанию 3 с помощью узлов сумматора, сигнал на выходе которого пропорционален величине крутящего моментадвигателя. 3 ил. крепления, включающих болт 4, шайбы 5 и гайку 6, месдозы 7 с наклеенными на них тенэодатчиками (тензорезисторами) 8.1- 8.4, В каждом узле крепления устанавливается по две месдозы: одна - между шайбой 5 и основанием 3, а вторая - между основанием 3 и опорной плитой 2. Болт 4 с шайбами 5, гайкой 6, месдозами 7 . и тенэорезисторами 8.1 - 8.4 представляет собой силоизмерительную опору.На боковых поверхностях месдозы 7 симметрично относительно ее оси наклеиваются по два тензореэистора, соответственно 8.1 и 8.2,8.3 и 8,4; которые соединены последовательно, Последовательно соединенные пары тензорезисторов включаются в противоположные плечи измерительного моста, В два других плеча этого моста включены балансировочные элементы 9 (резисторы или резисторы и емкости в зависимости от вида напряжения питания моста), предназначенные для предварительной балансировки моста.В одну диагональ моста включен источник 10 питания, а в другую - тензоусилитель 11.Балансировочные элементы 9, источник 10 питания и тензоусилитель 11 скомпонованы в блок 12.В зависимости от способа крепления двигателя выбирается необходимое количество силоизмерительных опор и соответственно блоков 12,На торцах корпуса 1 двигателя симметрично относительно оси его вала крепится по паре датчиков 13 линейных ускорений, При этом направления измерений линейных ускорений, указанные на поверхности датчиков, должны быть перпендикулярны прямым, соединяющим центры датчиков с осью вала двигателя. Питание датчиков 13 линейных ускорений осуществляется источником 14, Для усиления сигналов датчиков 13 и их суммирования служит сумматор 15. Сигналы с блока 12 и сумматора 15 поступают на сумматор 16, вычисляющий величину момента двигателя. В предлагаемом устройстве крутящий момент двигателя определяется по величинам моментов от усилий в узлах крепления и от динамической составляющей, связанной с колебаниями корпуса двигателя относительно оси его вала, на основании соотношения-Г р+ 1 аг 1 "5где Т - крутящий момент двигателя;У 1 - усилие в 1-ом узле крепления;ц - плечо 1-й.силы относительно валадвигателя;1 я - момент инерции корпуса двигателяотносительно оси его вала;и - расстояние от оси вала двигателя доместа установки датчиков линейных ускорений;а 1 - линейные ускорения корпуса двига 15теля на расстоянии г 1,а - число силоиэмерительных опор вузлах крепления двигателя;и - число датчиков линейных ускорений,Устройство работает следующим обрз Озом.В процессе работы двигателя его корпус совершает. колебания, зависящие как иусилия в узлах крепления от величины крутящего момента,.25При работе двигателя болт 4 и, следовательно, Месдозы 7 деформируются и тензореэисторы 8.1-8.4 преобразуютдеформацию месдоз в электрические сигналы, пропорциональные усилиям в узлах 3 Окрепления двигателя, которые поступают навход тензоусилителя 11.В процессе работы двигателя датчики13 линейных ускорений преобразуют действующие на них силы инерции колеблющегося корпуса в электрический сигнал,пропорциональный линейным ускорениям вместе установки датчиков. Сигналы этихдатчиков усиливаются и суммируются сумматором 15,Выходные сигналы блока 12, пропорциональные усилиям в узлах крепления двигателя, и сумматора 15, пропорциональные линейным ускорениям корпуса двигателя в местах установки датчиков 13, поступают на сумматор 16, В сумматоре 16 по поступающим сигналам вычисляются усилия в узлах крепления двигателя и моменты усилий относительно.оси вала двигателя, а также величины угловых ускорений корпуса двигателя, которые затем усредняются.После умножения среднего значения углового ускорения на величину момента инерции корпуса двигателя и суммирования этого произведения с моментами усилий в узлах крепления двигателя на выходе сумматора 16 получают величину крутящего момента двигателя.Предлагаемое устройство. позволяет повысить точность измерений крутящего момента, развиваемого двигателем, за счет учета динамической составляющей, связанной с колебаниями корпуса двигателя отно-. сительно оси вала в процессе его работы и исключения влияния на точность измерения вертикальных и горизонтальных колебаний двигателя.ф о р мул а и э обре те н и яУстройство для измерения крутящего момента, развиваемого двигателем, содержащие силоизмерительные опоры, установленные на основании симметрично оси вращения испытуемого двигателя и включенные в мостовую измерительную схему, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены датчики линейных ускорений и два сумматора, к соответствующим входам первого из которых подключены датчики линейных ускорений, а к входам второго сумматора подключены соответственно выход мостовой измерительной схемы и выход первого сумматора,1723469 акаэ 1060 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ СССР ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 зводствен Составитель И. Гендельман ор А. Лежнинэ Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова