Динамометр

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоциалистическихреснублнн дц 857749(51)М. Кл. 6 01 1. 1/22 6 всударетаваай кааятет СССР ае деяаею яавбретвяяй и втауьттвйДата опубликования описания 23.08,81(54) ВИН АМОМЕТР 1Изобретение относится к измерительной тех . нике, в частности к измерениям сил и моментов на вращающихся валах, и может быть ис. пользовано в аэродинамических исследованиях.Известны динамометры для измерения сил ,и моментов, содержащие упругую систему, состоящую из подвижного и неподвижного оснований, укрепленных в разрыве вращающего вала и связанных между собой упрутмми балками с тензодатчиками, расположенными по радиусу, и токосъемники (т.Недостатком известных динамометров является то, что наличие токосъемника в передающей цепи ухудшает надежность работы динамометра и понижает точность измерения сил.1Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому динамометру является силоизмерительный датчик, содержащий подвижное и неподвижное основания жестко закрепленные в разрыве вращающегося в корпусе20 вала и связанные между собой упругими стоиками, силоизмерительные элементы с жестким средним звеном и рабочие и компенсационные датчики, включенные в измерительные мостъь Сигнал снимаемый с датчиков поступает на измерительную аппаратуру через токосъемник 121.Недостатком известного силоиэмерительного датчика также является низкая точность и надежность устройства иэ-за наличия токосъемника.Цель изобретения - повышение точности и надежности измерения сил и моментов на вращающихся валах.Указанная цель достигается тем, что в устройство введен активный приемник деформации, выполненный в виде двух соосных с валом колец, связанных упругими шарнира- . ми с жестким средним звеном силоизмерительных элементов, и дополнительный прием ник деформации в виде кольца, расположенного соосно с валом, и жестко связанного с неподвижным основанием, а датчики каждого измеряемого компонента закреплены на корпусе над соответствующими кольцами актив. ного приемника деформации и ориентированы таким образом, что над приемникоьс деформации расположена пара симметрично устзнов.857749 3ленных рабочих датчиков, включенных в из.мерительный мост, а соответствующая им пара компенсационных датчиков, включенных вэтот же мост, расположена над дополнитель.ным приемником деформации, при этом из 5мерительные оси этих датчиков параллельныоси вала и лежат в радиальной плоскости вала, а продольная ось упругих стоек перпендикулярна укаэанной плоскости в точке сое-,динения стоек с основанием,1 ОНа фиг, 1 показан динамометр, общий вид;на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; нафиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг, 4разрез В - В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрезГ - Г на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез Д - Дна фиг. 1; на фиг, 7 - разрез Е - Е нафиг. 1; на фиг. 8 - 13 - электрические схемысоединения датчиков для измерения каждогоиз шести компонентов,20Динамометр состоит из неподвижного основания 1, закрепленного на валу 2, вращающемся в корпусе 3 и подвижного основания 4, закрепленного на валу 5, являющимся продолжением вала 2. Измеряемые силыи моменты приложены к валу 5. Основания1 и 4 связаны между собой упругими стойками 6, продольная ось 7 которых в точкезаделки стоек с основанием 1 уточка А) перпендикулярна плоскости, проходящей через осьвала (п.госкость ХОУ). Силоизмерительные элементы двух видов 8 и 9 также связанные соснованиями 1 и 4 содержат два упругихэлемента 10 и жесткое среднее звено 11, которос связано упругим шарниром 12 с активным приемником деформации в виде двухколец 13 и 14,Каждое кольцо закреплено на трех силоизмерительных элементах одного вида, На основании 1 закреплен еще один дополнительныйприемник деформации - кольцо 15, Над кольцами 13 - 15 на корпусе 3 закреплены датчики, катушки индуктивных датчиков 16 - 27/и еще столько же катушек 16 - 27, располо.женных симметрично обозначенным. Измеритель.,ные оси катушек каждого измеряемого компонента (измерительная ось - ось симметриикатушки, совпадающая с направлением измеряемого перемещения) параллельные оси валаи лежат в плоскости, проходящей через эту50ось, Катушки собраны в измерительные мосты, Каждый измерительный мост предназначен для измерения одного компонента и содержит две активные катушки, которые рас.положены симметрично над активными приемниками деформации 13 и 14 и две компенсацнонные катушки, которые расположенысимметрично над цополнительным приемникомдеформации 15. 4Действие крутящего момента Мх вызывает растяжение стоек 6, что приводит к перемещению подвижного основания 4 относитель.но неподвижного основания 1, В силоиэмерительном элементе 8 это перемещение вызывает поворот и перемещение жесткого среднего звена 11, вместе с которым перемещается шарнир 12 и кольцо 13, Так как коль.цо 13 закреплено на трех симметрично расположенных силоиэмерительных элементах,то кольцо 13 перемещается вдоль оси вала.Величина перемещения кольца 13 пропорциональна длине жесткого среднего звена 11 отзаделки упругих элементов 10 до заделкишарнира 12. Это перемещение измеряют активные катушки 19 и 19 в мосте (фиг. 9),В процессе работы конец вала 2 вместес основанием 1 может перемещаться относительно корпуса 3 вследствие температурногоудлинения вала, так как при работе выбираются люфты в подшипниках и по др. причинам, Это вызывает дополнительное перемещение кольца 13 и кольца 15 на одну и туже величину, которая измеряется в мосте одновременно активными катушками 25 и 25Такое перемещение не вызывает разбалансамоста,и не влияет на величину измеряемогосигнала.Действие силы Х смещает основание 4 икольцо 13. Действие силы т вызывает перемещение основания 4 по линии действия силы относительно основания 1 за счет деформации стоек 6, причем если о"ча стойка сжимается, то две других стойки растягиваются.Поэтому кольцо 13 в точке закрепления сизмерительным элементом 8, расположеннымоколо сжатой стойки, пойдет вниз, а в точках закрепления около растянутых стоеквверх. Кольцо 13 перекосится. Этот перекосфиксируется активными катушками 21 и 21в мосте (фиг. 11),Компенсационные катушки 27 и 27 рабо.тают аналогично компенсационным катушкамкомпонента, Измерение силы Е происходитаналогично силе У (фиг. 13),Таким образом, с помощью кольца 13можно измерить крутящий момент Ц и радиальные усилия т и Х .Остальные три компонента - осевая силаХ и продольные моменты М и М измеряются подобным образом посредством измерительного элемента 9, приемника деформации 14, и измерительных схем соответственно (фиг. 8, 12 и 10).Предлагаемый динамометр позволяет исключить иэ схемы измерения токосъемникиглавный источник высокой погрешности инизкой надежности измерения в обычныхсхемах на валах больших диаметров,5 85774Указанное расположение стоек 6 позволяет разместить их более компактно между основаниями 1 и 4. При сохранении габаритов дииамометра постоянными, это расположениепозволяет сДелать основания 1 и 4 более жесткими и эа счет уменьшения де 5 формапии оснований повысить точность и надежность измерений.Формула изобретения,Цииамометр, содержащий подвижное и не.о подвижное основания жестко закрепленные в разрыве вращающегося в корпусе вала и связанные между собой упругими стойками, силоизмерительные элементы с жестким средним звеном и рабочие и компенсационные датчики, включенные в измерительные мосты, отличающийся тем,что,с целью повышения точности и надежности измерения сил и моментов на вращающихся валах, в него введен активный приемник дего формации, выполненный в виде двух соосных с валом колец, связанных упругими шарнирами с жестким средним звеном силонзмерительных элементов, и дополнительный приемник 9 6деформации в виде кольца, расположенногосоосно с валом, и жестко связанного с неподвижным основанием, а датчики каждогоизмеряемого компонента закреплены на корпусе над соответствующими кольцами активного приемника деформации и ориентированытаким образом, что над приемником деформации расположена пара симметрично установленных рабочих датчиков, включенных в нэ.мерительный мост, а соответствующая им пара компенсационных датчиков, включенных вэтот же мост, расположена над дополнитель.ным приемником деформации, при этом изме.рительные оси этих датчиков параллельны осивала и лежат в радиальной плоскости вала,а продольная ось упругих стоек перпендикулярна указанной плоскости в точке соединения стоек с основанием.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Мф 3985025, кл. 73 - 141,опублик. 12.10,76,2. Патент Великобритании Кф 1530796 ркл. 6 1 й, опублик, 01.11.78 (прототип).857749 фиг.9 Редакт Рогу Тираж 907рственного комитетаобретений и открытии- 35, Раушская наб Заказ ПоштисноеСР 4/ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн 226/67 ВНИИПИ Госуда по делам из 113035, Москва, Ж