Устройство для измерения крутящего момента

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси(57) Устройство для измерения крутящего момента, содержащее установленный в опорах корпуса упругий вал, с концами которого жестко связаны две соосно расположенные обоймы, каждая из обойм снабжена чередующимися торцевыми выступами и впадинами, причем выступы первой обоймы размещены с зазором в соответствующих впадинах второй обоймы, на одной из боковых поверхностей каждого выступа первой и второй обойм размещены обкладки, образующие набор измерительных конденсаторов, а на внутренней боковой поверхности корпуса и наружных боковых поверхностях обойм размещены обкладки двух связующих конденсаторов, отличающееся тем, что оно снабжено набором дополнительных измерительных конденсаторов и двумя дополнительными связующими конденсаторами, при этом обкладки дополнительных измерительных конденсаторов размещены на свободных боковых поверхностях выступов первой и второй обойм,обкладки дополнительных связующих конденсаторов соответственно расположены на внутренних торцевых поверхностях корпуса и обращенных к ним торцевых поверхностях обойм, наборы измерительных и дополнительных измерительных конденсаторов собраны в мостовую схему, а два связующих и два дополнительных связующих конденсаторов включены соответственно в измерительную и питающую диагонали моста. Фиг. 1 Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для бесконтактного измерения передаваемого валом крутящего момента, например в машине трения. 379 Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее размещенный в неподвижном корпусе торсионный вал, с крайними сечениями которого связаны посредством трубчатых хвостовиков обкладки конденсатора переменной емкости 1. Однако известное устройство имеет недостаточную чувствительность, обусловленную ограниченным диапазоном изменения емкости конденсатора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой модели является устройство для измерения крутящего момента, содержащее установленный в опорах корпуса упругий вал, с концами которого жестко связаны две соосно расположенные обоймы. Каждая из обойм снабжена чередующимися торцевыми выступами и впадинами, причем выступы первой обоймы размещены с зазором в соответствующих впадинах второй обоймы. На одной из боковых поверхностей каждого выступа первой и второй обойм размещены обкладки, образующие набор измерительных конденсаторов, а на внутренней боковой поверхности корпуса и наружных боковых поверхностях обойм размещены обкладки двух связующих конденсаторов 2. Недостатком известного устройства для измерения крутящего момента является низкая чувствительность, обусловленная недостаточно широким диапазоном изменения емкости набора измерительных конденсаторов и нелинейным характером изменения емкости от крутящего момента. Задачей настоящей полезной модели является повышение чувствительности. Указанная задача решается тем, что известное устройство для измерения крутящего момента, содержащее установленный в опорах корпуса упругий вал, с концами которого жестко связаны две соосно расположенные обоймы, каждая из обойм снабжена чередующимися торцевыми выступами и впадинами, причем выступы первой обоймы размещены с зазором в соответствующих впадинах второй обоймы, на одной из боковых поверхностей каждого выступа первой и второй обойм размещены обкладки, образующие набор измерительных конденсаторов, а на внутренней боковой поверхности корпуса и наружных боковых поверхностях обойм размещены обкладки двух связующих конденсаторов, согласно полезной модели, снабжено набором дополнительных измерительных конденсаторов и двумя дополнительными связующими конденсаторами, при этом обкладки дополнительных измерительных конденсаторов размещены на свободных боковых поверхностях выступов первой и второй обойм, обкладки дополнительных связующих конденсаторов соответственно расположены на внутренних торцевых поверхностях корпуса и обращенных к ним торцевых поверхностях обойм, наборы измерительных и дополнительных измерительных конденсаторов собраны в мостовую схему, а два связующих и два дополнительных связующих конденсаторов включены соответственно в измерительную и питающую диагонали моста. Причем количествоторцевых выступов (впадин) измерительных обойм, выбирается из соотношения 2, где 1,2 и т.д. На фиг. 1 изображено устройство для измерения крутящего момента, осевой разрез на фиг. 2 - внешний вид обойм устройства для измерения крутящего момента в аксонометрии на фиг. 3 - схема включения набора измерительных и связующих конденсаторов в мост на фиг. 4 - вариант схемы подключения измерительных и дополнительных измерительных, а также связующих и дополнительных связующих конденсаторов в схему моста при исполнении количествавыступов (впадин) обойм выбранных из соотношения 22 при 1. Устройство для измерения крутящего момента содержит корпус 1 (фиг. 1, фиг. 2) с прикрепленными к нему фланцами 2, в которых закреплены подшипниковые опоры 3 с установленным в них упругим валом 4. На концах вала 4 закреплены измерительные элементы в виде обойм 5 и 6, имеющих торцевые выступы 7 и впадины 8, на боковых поверхностях которых размещены обкладки измерительных конденсаторов 9. Обоймы 5 и 6 установлены соосно таким образом, что выступы одной из них входят с зазором во впадины другой. На внутренних торцевых 10, 11 и продольных 12, 13 сторонах корпуса и наружных цилиндрических 14, 15 и торцевых 16, 17 поверхностях обойм 5 и 6 установлены обкладки конденсаторов. Работу устройства для измерения крутящего момента рассмотрим на примере варианта выполнения измерительных обойм с количествомвыступов, равным двум (фиг. 4). Устройство работает следующим образом. Через связующие конденсаторы Ссв 1 и Ссв 3 осуществляется питание измерительного моста. При вращении вала, передающего крутящий момент, угол его закручивания вызывает относительное смещение выступов и впадин двух соосно расположенных обойм с размещенными на них обкладками конденсаторов 1-4 на некоторое расстояние, что вызывает увеличение величины измерительных емкостей конденсаторов 1 и С 3 и уменьшение величины измерительных емкостей конденсаторов 2 и 4, включенных в противоположные плечи моста, что приводит к разбалансировке моста. Выходной сигнал разбаланса моста, пропорциональный крутящему моменту, снимается с выходов дополнительных связующих конденсаторов Сд.св 2, Сд.св.4. Благодаря тому, что в устройстве для измерения крутящего момента две соосно расположенные обоймы с чередующими торцевыми выступами и впадинами, на двух боковых поверхностях которых расположены обкладки измерительных и дополнительных измерительных конденсаторов, включенных в схему моста, повышается чувствительность и обеспечивается строгая линейность зависимости выходного переменного напряжения при измерении как положительных, так и отрицательных крутящих моментов. 2 379 Таким образом, заявляемая полезная модель по сравнению с известной позволяет повысить чувствительность и обеспечить линейность изменения измеряемого параметра. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3