Струнные преобразователи (датчики) крутящего момента.

 

Метод измерения, положенный в основу струнного тензометра может быть использован и для измерения крутящих моментов.

Струнные преобразователи (датчики) крутящего момента выпускают серийно для установки на валах диаметром от 50 до 750 мм. В зависимости от производственных условий это примерно соответствует диапазонам измерения крутящих моментов от 0—100 Н-м до 0—5 МН-м. Максимальная частота вращения составляет 1500 об/мин для валов малого диаметра и снижается максимум до 150 об/мин для валов большого диаметра.

Класс точности самого измерительного устройства 0,5—1 %. Если статическая юстировка невозможна, то отклонения от поло­женных в основу расчетных данных могут привести к дополнительной по­грешности.

Конструктивное исполнение.

Струнные преобразователи крутящего момента (рисунок 2.4) состоят из двух колец, закрепляемых на валу на заданном расстоянии одно от другого, и двух натянутых между ними ферромагнитных проволок — струн. При нагружении вала кольца хотя и очень незначительно, но пропорцио­нально приложенному крутящему моменту скручиваются одно относительно другого. В результате механическое напряжение, а следовательно, и частота одной из струн повышается, а другой — понижается. Изменение частоты струн, вызванное нагружением вала, служит мерой приложенного к нему крутящего момента.

Рисунок 2.4 Схема струнного преобразователя крутящего момента: 1,2 — разборные кольца; 3, 4 струны; 5 — торсионный вал

Некоторые характерные особенности.

1. Струнные преобразователи крутящего момента выпускаются серийно для валов диаметром до 750 мм.

2. Измерительное устройство выполнено разборным и может быть закреплено на валу путем свинчивания полуколец.

3. Устройство предназначено в основном для измерения стати­ческих процессов; динамические процессы могут быть измерены только до частоты 25 Гц.

4. Максимальная частота вращения для валов малого диаметра 1500 об/мин, для валов большого диаметра 150 об/мин.

5. Измерительный сигнал может быть снят с вала как через контактные кольца, так и бесконтактным способом.

6. Класс точности измерительного устройства 0,5—1 %.

Обоснование выбора конструкции.

 

Выбор конструкции первичного преобразователя определяется заданным классом точности стенда (2). Такие требования к точности позволили применить в качестве датчика торсионный вал, изготовленный из стали марки 65Г. Это пружинная сталь, обладающая удовлетворительными упругими характеристиками (модуль сдвига, максимальное напряжение сдвига, остаточные деформации). В конструкции применён электрический (индуктивный) датчик. В качестве передаточного механизма используется тангенсный механизм, позволяющий преобразовать малый угол закручивания торсионного вала в необходимое перемещение наконечника индуктивного преобразователя. Этот механизм при удовлетворительных габаритах обеспечивает требуемое передаточное отношение при достаточно линейной характеристике. Остальные элементы прибора и их конструкция выбраны из конструктивных соображений.

 

Описание устройства и работы стенда.

4.1 Описание устройства стенда (смотри чертёж общего вида).

Основанием стенда для регулировки моментных ключей служит плита поз.41, на которой установлен привод, состоящий из электродвигателя поз.3 и редуктора поз.1. Выходной вал редуктора с помощью втулочной муфты поз.42 соединён с торсионом поз.39 блока измерения. Блок измерения состоит из упругого элемента – торсиона поз.39 и индуктивного преобразователя поз.2.

 

Описание работы стенда.

Стенд для регулировки моментных ключей состоит из блока измерительного, привода и стопорного механизма.

Основу измерительного блока составляет торсион и индуктивный датчик, который преобразует угол закручивания торсиона в измеряемую величину. Вращение торсион получает посредством втулочной муфты, посаженной на шлицы, идущей от редуктора, который в свою очередь связан с электродвигателем. Такой привод позволяет механизировать процесс регулирования ключей. Для промежуточного выключения электродвигателя, в процессе регулирования ключей, предусмотрен выносной пульт управления электродвигателем.

Регулируемый ключ вставляется в квадратное отверстие торсиона. Сверху поджимается стопорным механизмом. Выборка зазоров происходит при вращении торсионного узла в процессе вращения. При включении электродвигателя происходит постепенное нагружение торсиона и ключа. В момент, когда показание на цифровом табло достигнет первого нормированного значения, привод выключают. При необходимости боле точной установки значения, регулировку осуществляют вручную с помощью маховика (см. БНТУ 13.09.00.000 ВО). Если разность значений между установленным моментом и показаниями регулируемого прибора превысят допустимую, производят регулировку ключа. (Для примера, допустимая погрешность ключа 4-ого класса точности составляет , где Аизм – наибольший предел измерений).

Если требуется произвести регулировку набора ключей, настроенных на разные диапазоны измерений, то для каждого ключа применяется свой торсионный узел.

Данный стенд используется для моментных ключей различной модификации. С целью уменьшения погрешности приложения усилия ось стопорного механизма проходит через общую ось торсиона и регулируемого моментного ключа.