Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Датчики моменту що крутить; тензорезисторні, магнитопружні, індуктивні перетворювачі. Індуктивний редуктосин.Содержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Датчики крутящего момента Общие сведения. Действие судовых датчиков крутящего момента основано на измерении механических напряжений, возникающих на валу под действием крутящего момента, или угла закручивания, образующегося при этом между двумя сечениями вала. При приложении к валу крутящего момента на площадках повернутых на угол 45° по отношению к поперечному сечению вала, возникают главные нормальные напряжения растяжения и сжатия σр и σс (рис. 19.1), равные по абсолютному значению и противоположные по знаку. Рис. 19.1. Главные нормальные напряжения
По абсолютному значению они равны касательным напряжениям и, так же как и касательные напряжения, имеют наибольшее абсолютное значение на поверхности вала: где σн -- наибольшее значение главного нормального напряжения; Мкр – крутящий момент; d -- диаметр вала. Под действием крутящего момента два сечения вала поворачиваются одно относительно другого на некоторый угол φ, который называется углом закручивания (рис. 19.2). Рис. 19.2. Угол закручивания.
В судовых силовых установках в качестве чувствительного элемента датчиков крутящего момента выступает гребной вал. Гребные валы характеризуются небольшими значениями частоты вращения, малым допустимым напряжением (30-106 Па) и большим крутящим моментом. Поэтому им свойственны большой диаметр и малый угол закручивания (около 30' на длине, равной десяти диаметрам вала). Совместное использование датчиков крутящего момента с датчиками частоты вращения позволяет определять эффективную мощность главного двигателя. Использование компьютерной техники позволяет расширить область применения датчиков крутящего момента. На компьютер поступают сигналы с датчиков крутящего момента, частоты вращения, расхода и вязкости топлива, скорости судна. Соответственно, компьютер выдает информацию о крутящем моменте, частоте вращения, эффективной мощности, энергии, расходе топлива, скорости судна, общем расходе топлива, общем числе оборотов, пройденном расстоянии в милях, удельном расходе топлива. Компьютерная информация позволяет оценить эффективность работы судовой энергетической установки. Тензорезисторные датчики крутящего момента. Для измерения крутящего момента тензорезисторы наклеивают на поверхность вала под углом 45° к его образующей, т.е. вдоль действия главных нормальных напряжений. Обычно используется мостовая схема с четырьмя тензорезисторами, позволяющая повысить чувствительность датчика, улучшить линейность его характеристики. Два тензорезистора наклеиваются на одной стороне вала, еще два — на противоположной (рис. 19.3). Рис. 19.3. Расположение тензорезисторов (а) и схема тензорезисторного датчика (б) При таком расположении тензорезисторы 2, 3 под действием крутящего момента будут растягиваться, а тензорезисторы 1,4 — сжиматься; это приведет к появлению выходного сигнала с мостовой схемы. Под влиянием изгиба растягиваться будут тензорезисторы 2, 4, а сжиматься — тензорезисторы 1, 3. Но при такой деформации тензорезисторов выходной сигнал с мостовой схемы будет равен нулю. При изменении температуры будет происходить одновременное изменение сопротивлений тензорезисторов, поэтому выходной сигнал и в данном случае окажется равным нулю. Таким образом, мостовая схема снижает влияние деформаций, вызванных изгибом, и уменьшает воздействие от изменения температуры. Хорошая работа датчика возможно при тщательном подборе тензорезисторов, которые должны иметь одинаковые сопротивления и чувствительности. Тензорезисторные датчики просты по конструкции, имеют небольшие размеры. Однако для подачи питания и снятия выходного сигнала с мостовой схемы необходима установка токосъемных устройств. Для обеспечения возможности балансирования мостовой схемы устанавливаются пять колец а…д (см. рис. 19.3). Наличие токосъемного устройства — основной недостаток тензорезисторных датчиков. Рассмотренный датчик используется, в основном, при испытаниях судовых установок. Для повышения надежности и точности тензометрических датчиков применяют телеметрические системы измерения крутящего момента. В таких системах источник питания и схема преобразования выходного сигнала с тензометрического моста находятся на вращающемся валу. В качестве источников питания используют либо гальванические батареи, либо вторичные обмотки трансформаторов, первичные обмотки которых располагаются около вращающегося вала. В телеметрических системах применяют частотную модуляцию, при которой выходное напряжение тензометрического моста преобразуется в частоту специального генератора. Напряжение генератора с переменной частотой подается на передающую антенну, расположенную на валу. Приемная антенна обычно находится рядом с валом. Она соединяется с приемным устройством, в котором осуществляется индикация принятого сигнала. Применение частотной модуляции позволяет уменьшить влияние помех. Следует отметить, что схемы телеметрических систем измерения крутящего момента весьма сложны. Рис. 19.4. Функциональная схема телеметрического датчика с тензорезисторами: 1 — первичная обмотка трансформатора; 2 — вторичная обмотка трансформатора; 3 — выпрямитель; 4 — тензорезисторный мост; 5 — усилитель постоянного тока; 6 — преобразователь напряжение/частота; 7 — усилитель мощности; 8 — передающая роторная обмотка; 9 — выходная обмотка датчика; 10 — частотный датчик частоты вращения На рис. 19.4. показана функциональная схема датчика крутящего момента PALCO фирмы VAF INSTRUMENTS. Датчик состоит из двух частей: статора и ротора, расположенного на валу. Электронные элементы расположены на роторе. Между статором и ротором существует воздушный зазор, раный 2 мм. Для подачи питания на вал на статоре находится первичная обмотка трансформатора 1. Вторичная обмотка 2 располагается в пазах ротора. Со вторичной обмотки напряжение подается на выпрямитель 3. Выпрямленное и стабилизированное напряжение используется для питания электронных элементов и тензорезисторных преобразователей датчика. Выходное напряжение мостовой схемы 4 тензорезисторных преобразователей поступает на усилитель 5 постоянного тока. С выхода усилителя напряжение подается на преобразователь напряжение/частота 6. При нулевом значении крутящего момента частота выходного сигнала преобразователя равна 7 кГц. Появление крутящего момента приводит к изменению частоты выходного сигнала преобразователя. В зависимости от знака и значений крутящего момента частота изменяется до ±4 кГц. Таким образом, под действием крутящего момента происходит частотная модуляция выходного сигнала тензорезисторных преобразователей в диапазоне 7 ± 4 кГц. Выходной сигнал преобразователя поступает на усилитель мощности 7, а с него — на передающую обмотку 8 (см. рис. 19.4). Сигнал с роторной обмотки принимает выходная обмотка датчика 9, расположенная на статоре. Вместе с датчиком крутящего момента на роторе и статоре располагается частотный датчик частоты вращения 10, который состоит из диска с зубцами, находящегося на роторе, и индукционного преобразователя на статоре. Частотные сигналы с датчиков крутящего момента и частоты вращения преобразуются в сигналы постоянного тока ±10 В. Погрешность датчика не превышает ±0,25%. Аналогичный тензорезисторный датчик BROILICH выпускает фирма Marine Electronic Engineering. Магнитоупругие датчики крутящего момента. В этих датчиках нашли применение два типа магнитоупругих преобразовагелей (МУП): элементные и кольцевые (в которых чувствительным элементом является контролируемый учасок вала). Между полюсами магнитопровода МУП и валом существует воздушный зазор, равный 2 мм. В качестве элементных (ЭМУП) применяются трансформаторные МУП. Магнитопровод трансформаторного МУП состоит из двух взаимно перпендикулярных П-образных сердечников, иа каждом полюсе которых расположены катушки (рис. 19.5). питаются от сети переменного тока и образуют обмотку возбуждения, служащую для создания переменного магнитного потока. Выходное напряжение снимается с измерительной обмотки, образованной катушками полюсов Сий При отсутствии внешних сил, приложенных к чувствительному элементу, магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, распределяется по поверхности чувствительного элемента таким образом, что он не протекает через полюса СиО. Приложение внешних сил к чувствительному элементу приводит к искажению распределения магнитного потока обмотки возбуждения и к протеканию магнитного потока через полюса С и Э; следовательно, появляется выходное напряжение переменного тока. Рис. 19.5. Трансформаторный МУП Размеры сердечников таковы, что линии, соединяющие центры проекций полюсов А, В, С, О на поверхнсти чувствительного элемента, образуют квадрат. Катушки полюсов А ч В соединяются последовательно таким образом, чтобы имело место чередование полярности полюсов. Катушки полюсов Сий соединяются аналогично. Катушки полюсов А к В Магнитопровод обмотки возбуждения ЭМУП устанавливают по окружности вала, при этом главные нормальные напряжения направлены под углом 45° к линии, соединяющей центры проекций полюсов магнитопровода обмотки возбуждений. Большой недостаток ЭМУП — наличие зависимости выходного напряжения от магнитной неоднородности материала вала. Она приводит к тому, что выходное напряжение ЭМУП изменяется в зависимости от угла поворота вала при постоянном значении крутящего момента. Кольцевой магнитоупругий преобразователь (КМУП) крутящего момента представляет собой единую конструкцию, состоящую из элементных МУП, расположенных вокруг вала. Установка КМУП крутящего момента позволяет значительно уменьшить влияние магнитной неоднородности вала и его биений. Внешне КМУП напоминает электрическую машину с явно выраженными полюсами на статоре и участком вала вместо ротора (рис. 19.6). Магнитопровод КМУП состоит из трех колец, каждое из которых имеет определенное число полюсов, и двух колец без полюсов. Полюсы каждого кольца расположены на одинаковом расстоянии один от другого, причем полюсы крайних колец установлены друг против друга, а полюсы среднего кольца сдвинуты относительно них на половину междуполюсного расстояния. Катушки полюсов среднего кольца образуют обмотку возбуждения, катушки полюсов крайних колец — измерительную обмотку. Катушки обмотки возбуждения включены последовательно таким образом, чтобы соблюдалось чередование полярности по-
Рис. 19.6. Кольцевой магнитоупругий преобразователь крутящего момента
люсов. Катушки измерительной обмотки также включены последовательно. У полюсов измерительной обмотки каждого кольца соблюдается чередование полярности. Противолежащие полюсы крайних колец имеют разную полярность. Такое подключение катушек измерительной обмотки обеспечивает суммирование ЭДС катушек. Датчики крутящего момента с индукционным редуктосином. Схема работы такого датчика показана на рис. 19.7. Датчик состоит из двух зубчатых колес 1. Одно из них установлено на валу, второе — на трубе 3, которая крепится к валу на определенном расстоянии от первого колеса. Расстояния между сечениями вала составляют 1 м. На каждом из зубчатых колес располагаются по два зубчатых сектора 2. На каждом секторе имеются три обмотки. Одна из обмоток питается от сети переменного тока, а с остальных двух снимаются выходные сигналы. . Рис. 19.6.Функциональная схема датчика с редуктосином
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; просмотров: 848; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.58.214.43 (0.011 с.) |