Устройство для создания и измерения механического момента

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО МОМЕНТА(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Вершинин Александр Сергеевич Авдейко Валерий Порфирьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Устройство для создания и измерения механического момента, включающее нагрузочную электрическую машину, с валом которой жестко соединяют вал испытываемого двигателя, в качестве нагрузочной электрической машины используется асинхронный двигатель, вал которого закреплен в стойках с возможностью поворота статора, обмотка статора включена в сеть постоянного тока с возможностью регулировки величины силы тока, кроме того, устройство имеет шкалу, проградуированную в единицах измерения механического момента, отличающееся тем, что шкала выполнена в виде горизонтальной рейки, жестко прикрепленной к статору симметрично относительно его оси вращения, а на рейке размещен груз с возможностью перемещения вдоль нее.(56) 1. Крицштейн Электрические машины и аппараты сб. лабораторных работ. Ульяновск Ул ГТУ, 1997. - . 35-43. 2. Патент Республики Беларусь на полезную модель 7621, МПК 02 3/2401 3/00,2011 (прототип). 89672013.02.28 Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для механической нагрузки электродвигателей при исследовании их рабочих и механических характеристик для учебных и научно-исследовательских целей. Для создания механической нагрузки электродвигателей применяют различные тормозные устройства, позволяющие изменять и измерять величину нагрузочного момента на валу двигателя. Известно, например, устройство 1, в котором нагрузочный момент создается машиной постоянного тока, работающей в режиме генератора. Якорь (ротор) машины постоянного тока с помощью муфты сочленен с исследуемым двигателем и синхронно вращается вместе с ним в подшипниках, расположенных в неподвижных стойках. Статор машины свободно подвешен и может поворачиваться на угол, ограниченный упорами. Механическая нагрузка для испытываемого двигателя создается электрической нагрузкой генератора - переменным резистором, включенным в цепь якоря. Величину момента нагрузки измеряют моментомером по механической силе, действующей на статор,или определяют с помощью противодействующего момента, создаваемого грузом, подвешенным к статору машины постоянного тока. Наиболее близким по конструктивному решению к заявляемому устройству является устройство для создания и измерения механического момента 2, выбранное в качестве прототипа. Это устройство содержит нагрузочную электрическую машину, с валом которой жестко соединяют вал испытываемого двигателя. Вал нагрузочной электрической машины закреплен в стойках с возможностью вращения. В качестве нагрузочной электрической машины используют асинхронный двигатель, на статоре которого жестко и соосно ему закреплена стрелка, поворачивающаяся вместе со статором вдоль неподвижной шкалы, проградуированной в единицах измерения механического момента. Обмотка статора включена в сеть постоянного тока с возможностью регулировки величины силы тока. Нагрузочный асинхронный двигатель снабжен дисбалансным грузом, прикрепленным к его статору, который может свободно поворачиваться на угол до 90. Чтобы не допустить вращения статора угол его поворота ограничивается упорами. Недостатками аналога и прототипа является сравнительно невысокая точность измерения и ограниченный диапазон измерения. Это объясняется тем, что нагрузочный момент пропорционален синусу угла отклонения статора от вертикального положения, в результате чего шкала получается неравномерной и при больших отклонениях нагрузочный момент изменяется незначительно, что отражается на точности измерения. Предельный угол отклонения 90 ограничивает диапазон нагрузочного момента. Правда, его можно расширить сменными дисбалансными грузами, но при этом вновь приходится градуировать шкалу моментов. Задачей полезной модели является повышение точности измерения нагрузочного момента и расширение диапазона измерения. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для создания и измерения механического момента, включающем нагрузочную электрическую машину, с валом которой жестко соединяют вал испытываемого двигателя, в качестве нагрузочной электрической машины используется асинхронный двигатель, вал которого закреплен в стойках с возможностью поворота статора, обмотка статора включена в сеть постоянного тока с возможностью регулировки величины силы тока, кроме того, устройство имеет шкалу,проградуированную в единицах измерения механического момента, в отличие от прототипа, шкала выполнена в виде горизонтальной рейки, жестко прикрепленной к статору симметрично относительно его оси вращения, а на рейке размещен груз с возможностью перемещения вдоль нее. На фиг. 1 изображено заявляемое устройство с испытываемым двигателем, на фиг. 2 вид сбоку. Вал 2 испытываемого двигателя 1 с помощью муфты 3 жестко связан с валом 4 асинхронного двигателя 5, который является нагрузочной электрической машиной. Вал 4 за 2 89672013.02.28 креплен в стойках 6 с возможностью поворота статора, обмотка которого включена в сеть постоянного тока с возможностью регулировки величины силы тока. К статору двигателя 5 симметрично относительно его оси вращения жестко прикреплена горизонтальная рейка 7,проградуированная в единицах измерения механического момента. Поворот статора ограничен упорами 8. На рейке 7 размещен грузс возможностью перемещения вдоль нее. Устройство работает следующим образом. В исходном положении при отсутствии нагрузки статор асинхронного двигателя 5 неподвижен, а рейка 7 установлена горизонтально, не касаясь упоров 8. Для создания нагрузочного момента обмотку статора двигателя 5 подключают к источнику постоянного тока и устанавливают определенное значение силы тока. Магнитное поле, создаваемое током статора, пронизывая проводники обмотки вращающегося ротора, наводит в них электродвижущую силу, под действием которой создается ток. Взаимодействием тока ротора с магнитным полем статора создается нагрузочный момент тем больший, чем больше ток в обмотке статора. Этот момент повернет статор, а следовательно рейку 7, на угол, ограниченный упорами 8. Чтобы измерить нагрузочный момент, грузперемещают вдоль рейки 7, добиваясь равновесного положения, при котором нагрузочный момент станет равным моменту сопротивления, при этом рейка установится горизонтально, не касаясь упоров. Горизонтальное положение рейки определяется по совпадению указателя рейки (на фиг. 2 указатель рейки не показан) с неподвижной меткой. Момент сопротивления равен весу груза, умноженному на плечо расстояние от оси вращения до точки размещения груза . Таким образом, для данного веса груза рейку можно проградуировать в ньютонометрах. Точность измерения вращающего момента на валу двигателя обеспечивается линейной зависимостью между измеряемым моментом и плечом - расстоянием от оси вращения до точки размещения грузана рейке 7. Кроме того, чувствительность измерения, а следовательно и точность, можно повысить увеличением длины рейки 7 и применением дополнительного грузика с известным весом, который может дополнительно навешиваться на рейку для более точного измерения момента. Диапазон измеряемого вращающего момента можно расширить изменением веса груза . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3