УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к силоизмерительной технике и предназначена для измерения крутящего момента двигателя внутреннего сгорания.
Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее торсионный вал, расположенный в цепи передачи момента, на котором жестко закреплены растровый диск и втулка, имеющая наружные шлицы. В резьбовые отверстия втулки радиально к торсионному валу ввернуты упругие спицы, имеющие резьбу на обеих концах. Своими противоположными концами упругие спицы ввернуты в радиальные резьбовые отверстия растрового диска, имеющего шлицы на внутренней поверхности. На боковой поверхности растрового диска с помощью винта закреплены кольца, составляющие переменную инерционную массу. На шлицах втулки подвижно установлена шлицевая втулка. В сквозное радиальное отверстие шлицевой втулки ввернут болт. На наружной поверхности втулки выполнены шлицы, сопрягаемые со шлицами растрового диска. По разные стороны от дисков размещены источники света, подключенные к электрической сети, и фотоприемники, подключенные к измерительному прибору (SU 1249355, G 01 L 3/12, опубл. 07.08.86).
Недостатками известного устройства является наличие погрешностей в измерении крутящего момента за счет появления незначительных люфтов в шлицевых соединениях. Кроме того, такая конструкция существенно увеличивает момент инерции системы, а упругие спицы при высоких знакопеременных нагрузках не обеспечивают требуемой прочности соединений.
Технический результат заключается в повышении точности измерения крутящего момента, повышении надежности и упрощении конструкции
устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, содержащем вал, диск и упругий элемент, маховик жестко соединен с ведущим диском, в котором запрессованный подшипник является опорой для одного из концов ведомого вала, другой конец которого закреплен в подшипниковой опоре. Упругий элемент выполнен в виде прямоугольной газонаполненной рамки, расположенной между наружным, жестко соединенным с ведущим диском, и внутренним, жестко соединенным с ведомым валом, квадратными кожухами. Первое зубчатое измерительное колесо жестко соединено с внешней стороной наружного квадратного кожуха, а второе зубчатое измерительное колесо - с ведомым валом, напротив которых расположены соответственно два индукционных датчиков, закрепленных на кожухе маховика и электрически соединенных с фазометром.
На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства для измерения крутящего момента, которая содержит маховик 1, жестко соединенный с ведущим диском 2, в котором запрессован подшипник 3. Ведомый вал 4 одним концом опирается на подшипник 3, а другой его конец закреплен в подшипниковой опоре 5. Упругий элемент 6 выполнен в виде прямоугольной газонаполненной рамки, расположенной между наружным 7, жестко соединенным с ведущим диском 2, и внутренним 8, жестко соединенным с ведомым валом 4, квадратными кожухами. Первое зубчатое измерительное колесо 9 жестко соединено с внешней стороной наружного 7 квадратного кожуха. Второе зубчатое измерительное колесо 10 жестко соединено с ведомым валом 4. Напротив первого 9 и второго 10 зубчатых измерительных колес расположены соответственно два 11 и 12 индукционных датчиков, которые закреплены на кожухе 13 маховика 1 и электрически соединены с фазометром 14.
Устройство работает следующим образом.
Перед измерением производится регулировка упругого элемента 6,
2
заполнением газа до рабочего давления p, определяемого из условия его объема V по формуле:
3
где V - объем газа в упругом элементе, м;
3
ρ - плотность газа в упругом элементе, кг/ м;
1
p - предельное давление в упругом элементе. Па;
m - масса газа в упругом элементе, кг.
Масса газа зависит от угла смещения зубчатых колес 4 и 11, податливости и параметров газа
где Δφ - угол смещения ведущего и ведомого дисков, рад;
l - податливость упругого элемента, рад/Н м;
R - газовая постоянная, Дж/кгК
Т - температура, К.
Крутящий момент, передаваемый с маховика 1 на ведомый вал 4, сжимает газ в упругом элементе 6, что приводит к смещению измерительных зубчатых колес 9 и 10 друг относительно друга на угол:
где μ - мгновенное значение передаваемого крутящего момента, Нм. Угловое смещение зубчатых колец 9 и 10 друг относительно друга приводит к пропорциональному изменению фазы гармонических сигналов с датчиков 11 и 12. Сигналы с выходов индукционных датчиков поступают на фазометр 14.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет повысить точность измерения крутящего момента, а также повысить надежность работы устройства.