Устройство для измерения крутящего момента на валу

ЛЯтенСФфс,.О П И А"-"И-"-ЙЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскнк Соцмалнстмческмк Республик(22) Заявлено 05. 07. 78 (21)2641728/18-10 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 07,0780. Бюллетень Йо. 25 Дата опубликования описания 07,07.80(5 М) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУИзобретение относится к силоизме- рительной технике и может быть использованодля измерения крутящего момента на валу, в частности для измерения мгновенных значений крутящего момента .торсиона управления агрегатами механизации крыла летательного аппарата,Известно устройство для измерения скручивания вала, содержащее два импульсных датчика, расположенных на концах базового участка вала, Фазовый компаратор и регистратор 1 .Однако устройство не обеспечивает требуемой точности измерения мгновенных значений крутящего момента из-за малого быстродействия фазового компаратора. Наиболее близким по технической 2 О .сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения крутящего момента на валу, содержащее два импульсных датчика, разнесенных по длине вала, блок 25 сравнения, цифровой счетчик, формирователь импульсов сброса и блок инди-, кации (2 .Недостатком такого устройства является низкая точность измерения 3 О крутящих моментов на тонких длинных валах с большими углами закрутки от мгновенных" "скрз-учивающих моментов.Цель изобретения - повышение точности измерения мгновенных значений энакопеременного крутящего момента.Указанная цель достигается тем, что в нем цифровой счетчик выполнен в виде двух независимых и-разрядных счетчиков, входы которых подключены ксоответствующим импульсным датчикам, а выходы и разрядов соединены со входами и поразрядных схем сравнения блока сравнения, при этом обнуляющие входы п-разрядных счетчиков соединены с выходом формирователя импульсов сброса, а выходы старших разрядов цифровых счетчиков связаны с формирователем модуля счета блока сравнения, причем выходы поразрядных схем сравнения и Формирователя модуля счета связаны со входами блока индикации.На Фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - пример диаграммы работы устройства с четырех- разрядным двоичным счетчиком и дискретностью определения (раэрешаю15 щей способностью) угла скручивания,равной одному градусу, при мгновеннбм скручивании вала на угол 5с дальнейшим исчезновением скручивающего момента; на Фиг, 3 - пример диаграммы работы устройства счетырехразрядным счетчиком и дискретностью определения угла скручивайия, равной одному градусу, примгновенйом скручивании вала на угол5 ф и продолжающимся вращением валас указанным углом закрутки.Устройство для измерения крутящего момента на валу содержит два импульсных датчика 1 и 2, расположенных по концам вала в районах индукторов 3 и 4, вращающихся вместе свалом. Датчики 1 и 2 через усилители-Формирователи 5 и б подсоединены соответственно к триггерам 7и 8 первых разрядов и-разрядных двоичных цифровых счетчиков 7 и 8.Выходы 20триггеров и разрядов счетчйков 7 и 8подсоединены к п схемам 9"-9" поразрядного сравнения чисел блока 9 срав нения, а выходы триггеров старшихразрядов счетчиков 7" и 8" помимо 25этого подсоединены к формирователю10 модуля счета блока 9 сравнения.Формирователь 10 модуля счета пред-ставляет иэ себя блбк формированиячисла 2", где и - количество разрядовсчетчика, например для четырехразрядного счетчика, рассчитанного длямаксимального угла скручивания с=15ои дискретности определения угла скручивания, равной одному градусу, о=4,а модуль счета равен шестнадцати.Выходы схем 9 -9" поразрядного сравнения чисел и формирователя 10 модуля счета, подсоединены к дешифратору 11, вкотором осущеСтвляется преобразование двоичного кода в десятичный. Выход дешифратора 11 подключенко входу цифрового индикатора 12 блока индикации 13. Выходы датчиков 1 и2 подключены ко входам формирователя14 импульсов сброса, подсоединенногок обнуляющим входам счетчиков 7 и 8.Импульсные датчики 3 и 4 по выходумогут быть Подключены непосредственнок счетчикам 7 и 8.Позициями 15-31 (Фиг.2 и 3) обо-значены оси временных диаграмм, поясняющих работу устройства на примереС"четырехраэрядными двоичными счетчи ками-"й"дискретностью определения угла скручивания, равной одному градусу. По оси 15 изображены импульсы,поступающие от датчика 1, по оси 16 -импульсы, поступающие от датчика 2,по осям 17-20 - выходные сигналы триггеров счетчика 7, по осям 21-24 -выходные сигналы триггеров счетчика 8,0по оси 25 - импульс сброса, поступающий с блока 14. По осям 25-29 - выходные сигналы блоков поразрядногосравнения 9-94, а по оси 30 - выходной сигнал блока 10 Формирования чиа ла 24, Ось 31 - величина угла скручивания, получаемая на выходе цифрового индикатора 12.Устройство работает следующимобразом.При вращении вала индукторы 3 и 4через равные угловые промежутки (надиаграммах через угол 1 О ) наводят вдатчиках 1 и 2 импульсы. Импульсыот датчиков через усилители-Формирователи 5 и б поступают соответственнона счетные входы триггеров 71 и 8первых разрядов счетчиков 7 и 8.Датчики 1 и 2 выставлены такимобразом, чтобы при отсутствии скручивания вала импульсы на счетчики7 и 8 приходили одновременно (на диаграммах в диапазоне с -1) и в счетчиках в любой момент времени фиксировались одинаковые числа. При этомблоки 9" - 9" поразрядного сравнениявыдают на цифровой индикатор значение крутящего момента (или угла закрутки) равное нулю.В случае появления в какой-нибудьмомент времени скручивания вала врезультате появления скручивающего.момента (на диаграммах момент времени , ) на один иэ счетчиков (надиаграммах на счетчик 8) в результате торможения соответствующегоконца вала пройдет на а импульсов(на диаграммах 9 -9") будут выдаватьна соответствующие числовые входыдешифратора 2 , 2" 2"раэностные сигналы соответствующих триггеров счетчиков 7 и 8,В случае, когда один иэ счетчиковпереполнился, для получения действительной разницы чисел необходимодо момента переполнения второго счетчика в дешифратор 11 подать число,соответствующее следующему разрядусчета, т.е, число 2" (на диаграммахи = 4). Иначе, если, например,скручивание вала началось при числе счета13 на обоих счетчиках, то на,одномиз них прекратится счет на этом числе, а на другом будет (при углескручивания а = 5 О ) при дальнейшемскручивании вала на 1 добавлятьсяединица, соответственно при скручивании на 1 получилось бы на выходесхемы сравнения 14 - 13 = 1, на 20получилось бы 15 - 13 = 2, далееопережающий счетчик обнуляется, т.е.при скручивании вала на Зо получилосьбы 0-13= - 13, на 4 получилось бы1 - 13 = -12, на 5 О получилось бы2 - 13 = -11 фи,таким образом, вместо+5 на индикаторе было бы -11Поэтому с момента окончания импульса и-го триггера (на схеме 4-готриггера) опережающего счетчика домомента окоНчания импульса п-го триггера запаздывающего счетчика, формирояатель 10 модуля счета, запускаемый опережающим счетчиком, выдает на вход числа 2 дешифратора 11 импульс(на диаграммах это происходит между моментами времени с и 4 ).При кратковременном воздействии 5 момента в момент времени с (фиг.2) происходит резкое снятие скручивающего момента, а к моменту времени угол скручивания уменьшается до нуля для вала, сохранившего упругость. 1 ОПри постоянстве скручивающего момента, начиная с момента времени (фиг,З), на индикаторе будет отображаться значение этого момента.Так как скручивающие моменты находятся в пределах упругости вала, то снятие этих моментов влечет за собой восстановление на цифровом регистраторе значения момента, равное нулю (см.фиг.2).Для устранения возможных ошибок 20 в счете перед началом очередного цикла измерения первым импульсом, приходящим с любого из датчиков 1 и 2 на Формирователь сброса 14, триггеры счетчиков 7 и 8 устанавливаются 25 в нулевое состояние;Формула изобретенияУстройство для измерения крутящего момента на валу, содержащее два импульсных датчика, разнесенных поцлине вала, блок сравнения, цифровойсчетчик, Формирователь импульсовсброса и блок индикации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целькповышения точности измерения мгновенных значений знакопеременного.крутят.го момента, в нем цифровой счетчиквыполнен в виде двух независимыхпоразрядных счетчиков, входы которых подключены к соответствующим импульсным датчикам, а выходы и разрядов соединены с входами о поразрядных схем сравнения блока сравнения,при этом обнуляющие входы и-разрядныхсчетчиков соединены с выходом Формирователя импульсов сброса, а выходыстарших разрядов цифровыхсчетчиковсвязаны с Формирователем модуля счета блока сравнения, причем выходыпоразрядных схем сравнения и формирователя модуля счета связаны совходами блока индикации. Источники информации,принятые во вйиманиепри экспертизе1. Патент ВеликобританииР 1352275, кл, 6 01 1. Э/1 О, 1971ф 2, Авторское свидетельство СССРМ 558186, кл. 6 013/10, 1975746215 Составитель Г.Целибееведактор Н.Шильникова Техред А. Куликовская Коррег ж ю ж ФаЗака лиал ППП тент",.Ужгород ул,П ектная 409 б/14ЦНИИПИпо113035, М Тиражосударслам изобква,Ж-З енного к етений и Раушска Подписномитета СССРоткрытийнаб., д. 4/5