Устройство для измерения крутящего момента

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик рц 974159(22) Заявлено 20.05. 81(21) 3295347/18-10 151М. Кл. с присоединением заявки Нов С 013/1 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТАИзобретение относится к силоизме.рительной технике,Известен измеритель крутящего мо.мента, содержащий входной и выходнойвалы, связанные посредством зубчатойпередачи, пневматический датчик усилия и регистратор 1,Однако данный измеритель не обеспечивает требуемой точности измерения, 10Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату кизобретению является устройство дляизмерения крутящего момента, содержащее,основание, планетарную передачу,неподвижная шестерня которой связана 15с преобразователем усилия во вторичный сигнал, и измерительную схему срегистратором 2.Недостатками известного устройстваявляются низкая чувствительность и 20точность измерения, обусловленныевлиянием трения между элементами преобразователя усилия во вторичный сигнал и зависимостью показаний от тем, пературы, 25Цель изобретения - повьыение чувствительности и точности измерения,Укаэанная цель достигается тем,что в устройство введены жестко связанные с основанием ограничитель и , 30 две опоры неподвижной шестерни и металлический шар, а преобразовательусилия выполнен в виде размещенных вбиметаллическом корпусе измерительного и компенсационного элементов, обмотки возбуждения которых соединеныпоследовательно-согласно и связаны систочником синусоидального напряжения, а измерительные обмотки соединены последовательно-встречно, причемизмерительный элемент преобразователя усилия связан с неподвижной шестерней посредством указанного шара,расположенного диаметрально противо"положно ограничителю, а опоры размещены.симметрично относительно ограничителя, при этом центральный уголмежду ограничителем и каждой изопор меньше 90 , Измерительная схемавыполнена в виде двух блоков умножения, блока деления, функциональногоблока и трех масштабных блоков, причем измерительные обмотки свяэаны спервым входом блока деления, второйвход которого через функциональныйблок соединен с первым масштабнымблоком, при этом выход блока делениясвязан с одним входом первого блокаумножения, другой вход которого соединен со вторым масштабным блоком, 974159а выход - с первым входом второгоблока умножения и регистратором, причем второй вход второго блока умножения связан с третьим масштабнымблоком, а выход - с регистратором,На чертеже представлено предлага" 5смое устройство.Устройство для измерения крутящего момента содержит ведущий вал 1планетарную передачу в виде шестерни2, связанной, например, шлицевым 1 Осоединением с валом 1,сателлита З,установленного на оси водила 4 с возможностью свободного вращения, и неподвижной шестерни 5, ограничитель буглового поворота шестерни 5, опоры7 с жесткими сферическими .наконечниками, металлический шар 8, измеритскы.ый 9 и компенсационный 10 элементы преобразователя усилия во вторичный сигнал с обмотками возбуждения 11 и измерительными 1 2, корпус13 преобразователя усилия, источниксинусоидального напряжения 14, измерительную схем.состоящую из блокаделения 15, двф блоков умножения1 б и 17, трех масштабных блоков 18-20и Функционального блока 21, и регистратор 22,Ограничитель б опоры 7 и корпус13 жестко связанФс основанием устройства, Опоры 7 размещены симметрич но относительно ограничителя б, причем центральный угол между каждой изоопор и ограничителем составляет 60Неподвижная шестерня связана сизмерительным элементом 9 преобразователя усилия посредством металлического шара 8,Обмотки возбуждения 11 силоизмерительных элементов 9 и 10 связаны 4 Омежду собой последовательно-согласнои соединены с источником синусоидального напрякения 14, Элементы 9 и 10выполнены в виде колец, например,из магнитомягкого Феррита, Корпус 13выполнен с биметаллическим покрытием,что обеспечивает зкранирование преобразователя усилия от внешних помех.Измерительные обмотки 12, элементов 9и 10 соединены между собой последовательно-встречно и соединены с первым входом блока деления 15,Второй вход блока деления 15 черезФункциональный блок 21 соединен спервым масштабным блоком 18. Выходблока деления 15 связан с одним входом первого блока умножения 1 б, Другой вход блока умножения 1 б соединенсоым масштабным блоком 19, Выхо ,(фа умножения 1 б соединен спевходом второго блока умноже Ония 17 и с регистратором ,2, Второйвход блока умножения 17 соединен стретьим масштабным блоком 20, Выходблока умножения 17 соединен с регистратором 2;. 65 Устройство работает следующим образом.При отсутствии. крутящего момента на ведущем вале 1 сила давления зубь-. ев сателлита 3 на зубья неподвижной шестерни, 5 равна нулю, При этом сила давления неподвижной шестерни 5 на шар 8 и измерительный элемент 9 преобразователя усилия также равна нулю,Вследствие того, что силоизмерительные элементы 9 и 10 находятся в равных условиях, то и сигнал на выходе измерительных обмоток 12, соединенных последовательно-встречно, ра,вен нулю. При этом на первый вход блока деления 15 электрический сигнал не поступает, На входах регистратора 22 сигналЫ равны нулю, При появлении крутящего момента М на входе планетарной передачи неподвижная шестерня 5 стремится провернуться вокруг своей оси. Сателлит 3 вращается как вокруг оси водила 4, так и вокруг оси планетарной передачи, В зубчатом зацеплении шестерни 2 с сателлитом 3 появляется тангенциальная сила Р, которая равна;1р . Мкргде Р - тангенциальная силаИ - крутящий момент на входепланетарной передачи,радиус делительной окружности шестерни 2 ведущеговала 1,В зубчатом зацеплении сателлита 3с неподвижной шестерней 5 возникаетсила реакции, которая равна по величине и противоположно, направлена силе, возникающей в зацеплении шестерни 2 с сателлитом 3, Из этого следует, что на неподвижную шестерню 5действуют тангенциальная Р. и нормальнаясоставляющие силы реакциИ,Тангенциальная составляющая силыреакции К равна по модулю тангенци"альной силе Р-, т.е.Й "-Р = ЕЯОНормальная составляющая К силыреакции равна=тгде с- угол зубчатого зацепления,Под действием нормальной силы ре"акции р неподвижная шестерня 5стремится выйти из зацепления, Этого не происходит и силу Рн через металлический шар 8 воспринимает силоизмерительный элемент 9. Под.,действием силы Кна силоизмерительный элемент 9 происходит изменение его магнитной проницаемости, Это вызьваетизменение величины ЭДС, наводимой визмерительной обмотке 12 элемента 9,На выходе обмоток 12 измерительного.появляется разностный сигнал, пропорциональный величине нормальной составляющей силы реакции К, которыйподается на первый вход блока деления 15, На вход функционального блока 21 подается сигнал с выхода масштабного блока 18, пропорциональныйвеличине угла зубчатого зацепленияс. С выхода функционального блока 21на второй вход блока деления 15 подается сигнал, пропорциональный величине тангенса угла зацепления -дд .Наодин вход первого блока умножения 16поступает электрический сигнал, равный тангенциальной составляющей силы 15реакции к, - / . На другой вход блока 16 поступает сигнал с масштабногоблока 19, пропорциональный величинерадиуса делительной окружности шестерни к. С выхода блока 16 на пер Овый вход блока 17 и на регистратор22 подается сигнал, пропорциональныйвеличине крутящего момента Мр на ведущем вале 1. На второй вход блокаумножения 17 подается сигнал с блока20, пропорциональный величине передаточного числа планетарной передачи К.С выхода блока 20 на вход регистрирующего прибора 22 поступает сигнал,пропорциональный величине крутящегомомента на выходном валу планетарнойпередачи и водила 4, Для уменьшениявлияний на результат измерения температуры, электромагнитных полей и вибраций применена компенсационная схема измерения, .Поскольку чувствительный 9 и компенсационный 10 элементынаходятся в одинаковых условиях, асигнал на выходе равен разности сигналов, обусловленных магнитными состояниями этих элементов, то влияние 46Названных дестабилизирующих факторовуменьшается,Использование в устройстве ограничителя и опор неподвижной шестерни,металлического цара для передачи усилия на измерительный элемент преобразователя усилия во вторичный сигнал,корпус которого выполнен биметаллическим, а также компенсационной силоизмерительной схемы, позволяет повы Осить чувствительность и .точность из-:мерения,Формула изобретения1. Устройство для измерения крутящего момента, содержащее. основание,планетарную передачу, неподвижная шестерня которой связана с преобразователем усилия во вторичный сиГнал, и измерительную схему с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в него введены жестко связанные с основанием ограничитель и две опоры неподвижной шестерни и металлический шар, а преобразователь усилия выполнен в виде размещенных в биметаллическом корпусе измерительного и компенсационного элементов, обмотки возбуждения которых соединены последовательно-согласно и связаны с источником синусоидального напряжения, а измерительные обмотки соединены последовательно- встречно, причем измерительный элемент преобразователя усилия связан с неподвижной шестерней посредством указанного шара, распопоженного диаметрально противоположно ограничителю, а опоры размещены симметрично относительна ограничителя, при этом центральный угол между ограничителеМ и каждой из опор меньше 90й2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что измерительная схема выполнена в виде двух блоков умножения, блока деления, функционального блока и трех масштабных блоков, причем измерительные обмотки связаны с первым входом блока деления, второй вход которого через функциональный блок соединен с первым масштабным блоком, при этом выход блока деления связан с одним входом первого блока умножения, другой вход которого соединен со вторым масштаб 9 ным блоком, а выход - с первым входом второго блока умножения и регист ратором, причем второй вход второго блока умножения связан с третьим масштабным блоком, а выход - с регистратором.Источники информаци,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Р 543842, кл. б 01 Ь 3/20, 06.10.75.2. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели, И Государственное из-во оборонной промышленности, 1955, с, 451, фиг . 530 ( прототип),974159 Составитель Г.ЦелибееРедактор И.Митровка Техред Т.Маточка рректор С,Ше акаэ 8 исно Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная/56 Тираж 887ВНИИПИ ГосУдарственного компо делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Рауюс ета СССРытийя наб., д.4