Преобразователь крутящего момента

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Пашкевич Михаил Федорович Пашкевич Виктор Михайлович Рогачевский Николай Иванович Забелин Дмитрий Александрович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Преобразователь крутящего момента, содержащий корпус, торсионный вал, связанный с левой и правой полумуфтами, установленными в подшипниках с возможностью свободного, но ограниченного поворота одна относительно другой, систему формирования электрического сигнала о величине момента и токосъемник, отличающийся тем, что торсионный вал выполнен в виде винтовой пружины, закрепленной своими концами во фланцах левой и правой полумуфт, система формирования сигнала о величине момента выполнена в виде переменного резистора, корпус которого размещен в центральном отверстии левой полумуфты и неподвижно связан с ней, ось его движка - в центральном отверстии правой полумуфты и также неподвижно связана с этой полумуфтой, а токосъемник выполнен в виде подшипников, установленных на хвостовике левой полумуфты и изолированных от этой полумуфты и корпуса преобразователя, причем каждое из внутренних колец этих подшипников соединено с одним из выходов переменного резистора. 22552005.12.30 Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована на промышленных установках, испытательных стендах, а также при исследовании различных конструкций механизмов для измерения крутящего момента. Известны различные преобразователи крутящего момента тензорезисторные, индуктивные, магнитоупругие, струнные, пьезоэлектрические и другие. Такие преобразователи содержат торсионный вал, диаметр которого и длина выбираются в зависимости от величины измеряемого момента 1. Данные преобразователи, содержащие торсионный вал, не позволяют измерять моменты в широких пределах. Для каждого конкретного диапазона измеряемых моментов используется свой преобразователь. Преобразователи для измерения большого момента мало чувствительны к малым моментам и дают при малых моментах большие погрешности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому преобразователю крутящего момента является преобразователь, выполненный в виде торсионного вала, на концах которого закреплены диски с прорезями, входящие в щелевые проемы фотодатчиков 2. При вращении торсионного вала диски перемещаются в проемах фотодатчиков, в результате чего на их выходах формируются импульсы одинаковой высоты и длительности. Эти импульсы поступают на сумматор, выполненный на двух резисторах, в противофазе. В результате суммирования, если момент на валу отсутствует, на выходе сумматора сигнала не возникает. С появлением момента на валу возникает фазовое смещение импульсов, и на выходе сумматора появляются результирующие сигналы в виде последовательности разнонаправленных импульсов, длительность которых пропорциональна крутящему моменту. После выпрямления и сглаживания эти импульсы преобразуются в постоянный сигнал датчика,пропорциональный моменту. Данный преобразователь не позволяет измерять малые крутящие моменты с достаточной точностью. Таким образом, возникает задача повышения чувствительности измерения малых крутящих моментов. Эта задача решается тем, что в преобразователе крутящего момента, содержащем корпус, торсионный вал, связанный с левой и правой полумуфтами, установленными в подшипниках с возможностью свободного, но ограниченного поворота одна относительно другой, систему формирования электрического сигнала о величине момента и токосъемник, согласно полезной модели, торсионный вал выполнен в виде винтовой пружины, закрепленной своими концами во фланцах левой и правой полумуфт, система формирования сигнала о величине момента выполнена в виде переменного резистора, корпус которого размещен в центральном отверстии левой полумуфты и неподвижно связан с ней, ось его движка - в центральном отверстии правой полумуфты и также неподвижно связана с этой полумуфтой, а токосъемник выполнен в виде подшипников, установленных на хвостовике левой полумуфты и изолированных от этой полумуфты и корпуса преобразователя, причем каждое из внутренних колец этих подшипников соединено с одним из выходов переменного резистора. Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен общий вид преобразователя крутящего момента в разрезе. Преобразователь крутящего момента содержит корпус 1, торсионный вал 2, выполненный в виде винтовой пружины и связанный с левой 3 и правой 4 полумуфтами, установленными в подшипниках 5 и 6 с возможностью свободного, но ограниченного поворота одна относительно другой. Преобразователь снабжен системой формирования сигнала о величине момента, выполненной в виде переменного резистора 7, закрепленного в центральном отверстии левой полумуфты. Ось движка переменного резистора закреплена в 2 22552005.12.30 стержне 8, который в свою очередь располагается в центральном отверстии правой полумуфты 4 и может фиксироваться винтом 9. Роль токосъемников здесь выполняют подшипники 5, установленные на хвостовике левой полумуфты и изолированные от этой полумуфты и корпуса преобразователя. Каждое из внутренних колец подшипников 5 соединено с одним из выходов переменного резистора. Работает преобразователь крутящего момента следующим образом. При отсутствии передаваемого крутящего момента ось движка переменного резистора поворачивают при помощи стержня 8 в начальное положение, при котором сопротивление резистора было бы минимальным, и фиксируют винтом 9. При появлении крутящего момента происходит поворот одной полумуфты 4 относительно другой полумуфты 3. Чем больше передаваемый крутящий момент, тем больше закручивается торсионный вал (пружина) 2 и тем на больший угол поворачивается правая полумуфта 4 относительно левой полумуфты 3. Вместе с правой полумуфтой поворачивается стержень 8 и, соответственно, ось движка переменного резистора 7. В результате этого изменяется сопротивление переменного резистора 7 и на контактах токосъемников формируется электрический сигнал, пропорциональный изменению сопротивления переменного резистора и, следовательно, пропорциональный углу закручивания торсионного вала (крутящему моменту). Углы закручивания велики, следовательно, даже при малых крутящих моментах преобразователь дает достаточный сигнал. Таким образом, получаемый сигнал позволяет судить о величине передаваемого крутящего момента. Из изложенного следует, что предлагаемый преобразователь крутящего момента позволяет, в отличие от прототипа, решить поставленную задачу - повысить чувствительность измерения малых крутящих моментов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.