ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Цифровой измеритель крутящего момента.
Полезная модель относится к силоизмерительной технике, а именно, к измерению крутящего момента на вращающихся валах.
Известно Устройство для измерения крутящего момента и мощности (см. описание изобретения к авт. св. N 1234735, кл.С01ЬЗ/10, опубл. в 1986г), содержащее вал, по концам которого установлены два диска с метками, равномерно расположенными по окружности, два импульсных датчика меток, датчики частоты и направления вращения вала, электронные ключи, резисторы, источники постоянного напряжения, схемы равнозначности, схемы совпадения, переключатель, узел блокировки, индикатор, конденсатор и инвертор.
В известном устройстве для измерения крутящего момента и мощности с целью повышения точности измерений вводится компенсация погрешности установки угла взаимного смещения импульсных датчиков меток в определенном диапазоне. Однако это не позволило в достаточной степени повысить точность измерений, т.к. в этом устройстве не учитывается зависимость коэффициента упругости материала вала от температуры, и не вводится компенсация параметра по температурному режиму.
В качестве прототипа выбран известный Цифровой измеритель крутящего момента (см. описание изобретения к авт.св. N 1000798, кл.С01ЬЗ/10, опубл. в 1983г), содержащий торсиометр (торсионный вал), с двумя фазными датчиками, два усилителя-ограничителя, схему совпадения, блок управления, генератор импульсов, задатчик времени измерения, цифровой индикатор и блок калибровки, включающий интегратор, компаратор, два источника напряжения, два потенциометра, три ключа.
Однако известный цифровой измеритель крутящего момента обладает тем же недостатком, что и аналог, т.е. недостаточно высокой точностью измерений, так как в нем также не обеспечивается температурная компенсация в коэффициенте упругости торсионного вала.
МПК-GOIL 3/10
создании цифрового измерителя крутящего момента, позволяющего повысить точность измерения за счет введения температурной компенсации в коэффициент упругости торсионного вала.
Поставленная задача достигается тем, что в цифровой измеритель крутящего момента, содержащий торсионный вал с установленными на его концах специальными венцами, образующими подвижную часть датчиков, два датчика, каждый из которых соединен через усилитель-ограничитель с соответствующим входом схемы совпадения, выход последней соединен с одним из входов блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора, третий вход блока управления подключен к выходу задатчика времени измерения, вход которого соединен со вторым выходом генератора, четвертый вход блока управления подключен к одному из выходов калибратора, соответствующий вход которого соединен с выходом блока управления, второй выход которого подключен к цифровому индикатору, введена цепочка из последовательно соединенных датчика температуры, согласующего усилителя и узла компенсации, другой вход которого соединен с выходом калибратора, а выход узла компенсации соединен с пятым входом блока управления.
Новым является введение в цифровой измеритель крутящего момента цепочки из последовательно соединенных датчика температуры, согласующего усилителя и узла компенсации.
В отличие от прототипа, в котором зависимость коэффициента упругости материала, из которого выполнен торсионный вал, от температуры не учитывается, что в значительной степени влияет на точность измерений, в предлагаемом цифровом измерителе крутящего момента за счет введения цепочки из последовательно соединенных датчика температуры, согласующего усилителя и узла компенсации, обеспечена температурная компенсация в коэффициент упругости торсионного вала.
Заявляемый цифровой измеритель крутящего момента поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема измерителя.
Цифровой измеритель крутящего момента содержит торсионный вал 1, специальные венцы 2 и 3, датчики 4 и 5, датчик температуры 6, усилители-ограничители 7 и 8, согласующий усилитель 9, схему совпадения 10, блок управления 11, генератор 12, задатчик времени измерения 13, калибратор 14, узел компенсации 15, цифровой индикатор 1б.
На концах торсионного вала 1 установлены специальные венцы 2 и 3, образующие подвижную часть датчиков. Каждый из датчиков 4 и 5 соединен через соответствующий усилитель-ограничитель 7 и 8 с соответствующим входом схемы совпадения 10, выход которой соединен с одним из входов блока управления 11. Второй вход блока управления 11 соединен с выходом генератора 12. Третий вход блока управления 11 подключен к выходу задатчика времени измерения 13, вход которого соединен со вторым выходом генератора 12. Четвертый вход блока управления 11 подключен к одному из выходов калибратора 14, соответствующий вход которого соединен с выходом блока управления 11, второй выход которого подключен к цифровому индикатору 16. Пятый вход блока управления 11 соединен с выходом узла компенсации 15, последовательно соединенного с согласующим усилителем 9 и датчиком температуры 6
Цифровой измеритель крутящего момента работает следующим образом.
Вращающийся торсионный вал 1 под действием крутящего момента скручивается. Подвижные части 2 и 3 датчиков смещаются друг относительно друга, вследствие чего происходит запаздывание сигнала от одного датчика 4 относительно другого датчика 5. В результате на выходе схемы совпадения 10 появится сигнал, несущий информацию об угле закручивания фз. Блок управления 11, генератор 12 и задатчик времени измерения 13 осуществляют измерение угла закрутки и вычисляют крутящий момент по формуле
М  С(фз + Фо) ,
где G - коэффициент упругости торсионного вала;
Фо - начальный угол закручивания, определяемый взаимным
расположением датчиков.
Если диапазон рабочих температур торсионного вала 1 значителен, то из-за изменения коэффициента упругости вместе с изменением температуры, точность измерений снижается. Значение постоянного начального угла вводится с калибратора 14 в блок управления 11, а значение коэффициента упругости вводится в блок управления 11 через узел компенсации 15. На этапе изготовления торсионного вала определяется зависимость коэффициента упругости
от температуры в его рабочем диапазоне температур:
G(t)  GO + ato , где GO - постоянная часть коэффициента упругости;
t° - температура торсионного вала;
а - коэффициент пропорциональности.
Датчик температур 6 измеряет в рабочем состоянии температуру торсионного вала 1. С выхода датчика температур 6 сигнал через согласующий усилитель 9 с учетом принятой размерности поступает в узел компенсации 15, в котором к значению GO / получаемому с калибратора 14, прибавляется компенсационная добавка at° . Крутящий момент рассчитывается по формуле:
М  С)(Фз + Фо)  (GO + atO)(фз + фо) .
Таким образом, в предлагаемом измерителе, в отличие от аналога и прототипа, в которых значения G и фо вносятся в блок управления калибратором, как постоянные величины, не учитывающие зависимость коэффициента упругости от температуры, за счет введенных датчика температур б, согласующего усилителя 9 и узла компенсации 15 обеспечивается температурная компенсация в коэффициенте„.йугости торсионного вала 1. осударственного Элмас Авторы:   / rSv.Тимофеев К.В. тнев В.В. Геворков И.Г. Кауфельдт А.К. Колышкин С.Н. гнев В.В. Розенталь В.В. Сидоренко В.Г. обакин Б.И. Тимофеев К.В. Трифонов С.В. Федоров В.В.