Устройство для измерения крутящего момента

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем им. В.А.Белого НАН Беларуси(72) Авторы Климович Леонид Николаевич Сергиенко Владимир Петрович(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 которых 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 содержит набор дополнительных измерительных конденсаторов и два дополнительных связующих конденсатора, при этом обкладки дополнительных измерительных конденсаторов размещены на свободных боковых поверхностях выступов первой и второй обойм, обкладки одного из дополнительных связующих конденсаторов расположены на внутренних торцевых поверхностях корпуса, а другого - на обращенных к ним торцевых поверхностях обойм,наборы измерительных и дополнительных измерительных конденсаторов собраны в мостовую схему, а два связующих и два дополнительных связующих конденсатора включены соответственно в измерительную и питающую диагонали моста.(56)1046631 , 1983.830160, 1981.1362967 1, 1987.1383 1, 1996.0108894 1, 1984.2195183 , 1988.4941363 , 1990.04248428 , 1991. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения передаваемого валом крутящего момента, например, в машине трения. Известно устройство для измерения крутящего момента, содержащее размещенный в неподвижном корпусе торсионный вал, с крайними сечениями которого связаны посредством трубчатых хвостовиков обкладки конденсатора переменной скорости 1. Однако известное устройство имеет недостаточную чувствительность, обусловленную ограниченным диапазоном изменения емкости конденсатора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению 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. Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности. Поставленная цель достигается тем, что 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 изобретению, содержит набор дополнительных измерительных конденсаторов и два дополнительных связующих конденсатора, при этом обкладки дополнительных измерительных конденсаторов размещены на свободных боковых поверхностях выступов первой и второй обойм, обкладки одного из дополнительных связующих конденсаторов расположены на внутренних торцевых поверхностях корпуса, а другого - на обращенных к ним торцевых поверхностях обойм, наборы измерительных и дополнительных измерительных конденсаторов собраны в мостовую схему, а два связующих и два дополнительных связующих конденсатора включены соответственно в измерительную и питающую диагонали моста. Причем количествоторцевых выступов (впадин) измерительных обойм выбирается из соотношения 2, где 1,2 и т.д. 2 6542 1 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, 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 св 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-С 4 на некоторое расстояние, что вызывает увеличение величины измерительных емкостей конденсаторов С 1 и С 3 и уменьшение величины измерительных емкостей конденсаторов С 2 и С 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. Таким образом, заявляемое изобретение по сравнению с известным позволяет повысить чувствительность и обеспечить линейность изменения измеряемого параметра. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.