Динамометр для измерения крутящего момента на вращающихся валах

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ДИНАМОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛАХ(71) Заявители Ворса Сергей Александрович Либенсон Аркадий Борухович Капустин Владимир Николаевич Самосюк Владимир Георгиевич(72) Авторы Ворса Сергей Александрович Либенсон Аркадий Борухович Капустин Владимир Николаевич Самосюк Владимир Георгиевич(73) Патентообладатели Ворса Сергей Александрович Либенсон Аркадий Борухович Капустин Владимир Николаевич Самосюк Владимир Георгиевич(57) Динамометр для измерения крутящего момента на вращающемся валу, содержащий упругий элемент, выполненный в виде двух фланцев, соединенных между собой упругими стержнями-балочками, вибрирующий элемент, выполненный в виде пластинки за одно целое с фланцами и расположенный по оси вращения упругого элемента, электромагнитные возбудитель и датчик колебаний, размещенные по разные стороны от вибрирующего элемента и связанные с усилителем, отличающийся тем, что включает электронный термометр с измерительной схемой, микропроцессорный корректор частоты, входы которого связаны с усилителем и измерительной схемой, размещенные в противоположных фланцах симметрично оси вращения упругого элемента парные упоры, торцы которых при соприкосновении образуют плоскость, расположенную под углом менее 90 к оси вращения по часовой стрелке упругого элемента, и эксцентриковые кулачки, шарнирно соединенные с фланцем для взаимодействия с упорами, расположенными в этом фланце. 14827 1 2011.10.30 Предлагаемое изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента, передаваемого соосными вращающимися валами. Известен вибрационно-частотный датчик крутящего момента, содержащий упругий элемент, выполненный в форме двух параллельных балок и связанный с жесткими основаниями, и виброперемычку, связанную с упругим элементом и направленную перпендикулярно его оси вращения 1. Недостатком известного устройства является сложность конструкции в связи с расположением виброперемычки перпендикулярно оси вращения датчика. Кроме того, наличие компенсационных масс не исключает влияния центробежных сил, возникающих при вращении датчика, на частоту собственных колебаний виброперемычки. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является динамометр для измерения крутящего момента на вращающихся валах, включающий упругий элемент, выполненный в виде двух фланцев, соединенных между собой упругими стержнями-балочками, вибрирующий элемент, выполненный в виде пластинки за одно целое с фланцами и расположенный по оси вращения упругого элемента, автоколебательную систему и регистратор 2. В известном динамометре при передаче крутящего момента происходит скручивание упругого элемента, при этом фланцы стремятся приблизиться друг к другу, и в вибрирующем элементе возникает напряжение сжатия, вызывающее изменение частоты его собственных колебаний. Известно, что при сжатии пластинок, стержней при достижении силы сжатия, равной Эйлеровой силе вибрация стержней прекращается, и, следовательно, прекращается измерение крутящего момента. Целью предлагаемого изобретения является расширение диапазона измерения. Указанная цель достигается тем, что известный динамометр для измерения крутящего момента на вращающихся валах, содержащий упругий элемент, выполненный в виде двух фланцев,соединенных между собой упругими стержнями-балочками, вибрирующий элемент, выполненный в виде пластинки за одно целое с фланцами и расположенный по оси вращения упругого элемента, электромагнитные возбудитель и датчик колебаний, размещенные по разные стороны от вибрирующего элемента и связанные с усилителем, включает электронный термометр с измерительной схемой, микропроцессорный корректор частоты, входы которого связаны с усилителем и измерительной схемой, размещенные в противоположных фланцах симметрично оси вращения упругого элемента парные упоры, торцы которых при соприкосновении образуют плоскость, расположенную под углом менее 90 к оси вращения по часовой стрелке упругого элемента, и эксцентриковые кулачки, шарнирно соединенные с фланцем для взаимодействия с упорами, расположенными в этом фланце. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид на фиг. 2 - то же, разрез - на фиг. 1. Устройство содержит упругий элемент, выполненный в виде двух фланцев 1, 2, соединенных между собой упругими стержнями-балочками 3, вибрирующий элемент 4, выполненный в виде пластинки за одно целое с фланцами 1, 2 и расположенный по оси вращения упругого элемента, электромагнитные возбудитель 5 и датчик 6 колебаний, размещенные по разные стороны от вибрирующего элемента 4 и связанные с усилителем 7. Устройство включает электронный термометр 8 с измерительной схемой 9, микропроцессорный корректор частоты 10, входы которого связаны с усилителем 7 и измерительной схемой 9. Микропроцессорный корректор частоты 10 связан с регистратором 11 по радиоканалу. Устройство снабжено размещенными в противоположных фланцах 1, 2 симметрично оси вращения упругого элемента парными упорами 12, 13, торцы которых при соприкосновении образуют плоскость Б, расположенную под углом менее 90 к оси вращения по часовой стрелке (действие крутящего момента Мкр) упругого элемента, и эксцентриковыми кулачками 14, шарнирно соединенными с фланцем 1 для взаимодействия с упорами 13,расположенными во фланце 1. 2 14827 1 2011.10.30 Устройство работает следующим образом. В исходном положении парные упоры 12, 13 приводятся в рабочее положение с помощью эксцентриковых кулачков 14, при этом их торцы прижимаются друг к другу и при соприкосновении образуют плоскость Б, расположенную под угломк оси вращения упругого элемента по часовой стрелке, тем самым создается предварительное натяжение вибрирующего элемента 4. Упругий элемент встраивается фланцами 1, 2 в силовую часть вала, передающего крутящий момент Мкр. При передаче крутящего момента Мкр вследствие противодействия реактивного моментаупругий элемент стремится скручиваться. Однако взаимодействие торцовых поверхностей парных упоров 12, 13 в плоскости Б при передаче крутящего момента Мкр противодействует скручиванию и, наоборот, направлено на раздвижку фланцев 1, 2. В результате этого на вибрирующий элемент 4 при передаче крутящего момента действуют силы растяжения, тем самым расширяется диапазон изменения его собственных колебаний, которые поддерживаются в непрерывном режиме электромагнитным возбудителем 5 колебаний и преобразуются датчиком 6 колебаний в электрический сигнал, поступающий на вход усилителя 7. При изменении температуры окружающей среды происходит дополнительная деформация упругого элемента, что вызывает изменение частоты поперечных колебаний вибрирующего элемента 4 и, следовательно, изменение электрического сигнала на входе усилителя 7. В этом случае срабатывает схема температурной компенсации и электронный термометр 8 с измерительной схемой 9 взаимодействует с микропроцессорным корректором частоты 10, один из входов которого связан с усилителем 7. Микропроцессорный корректор частоты 10 посылает откорректированный сигнал на регистратор 11 по радиоканалу. Источники информации 1. А.с. СССР 230475, МПК 01 3/00, 1968. 2. А.с. СССР 151076, НКИ 42, 1962. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3