Раздел 1. Вопрос 15. Измерение крутящих моментов

При косв-ном измер. крут. мом. по найд. знач. мощн. и скор-ти вращ. электродвиг. крут. мом. на его валу м/б опред. по след. ф-ле:М_дв= N/n, где N – мощн. двиг., квт; n – скор-ть вращ. электродв., об/мин. Если треб. опред. крут. мом. на валу двиг., то достат. огран-ся расчетом по ф-ле.

Если необх. расч. непоср. мом. прок-ки.: М_дв = М_пр ± М_д + М_х.х + М_тр, где М_пр - мом. прок.; М_д — динамич-ий мом. при разгоне или тормо­ж. двиг.; М_х.х - мом. холостого хода; М_тр – мом., затрач-ый на преодол-ие допол­нит. сил трения, возник-их при про­к-ке (в подш. валков, в передат. мех-ах и т. п.).

След. М_пр=М_дв±Мд-Мх.х-М_тр. Данный метод опред. мом. прок. имеет нед-ки. Кроме измер. мощн. и скор. вра­щ. электродвиг., а также мом. хол. хо­да, необх. пров. трудоемкие выч-ия дина­м-го мом. и мом. трения. Д/того нужно знать давл. мет. на валки и коэфф. полез­н. действ. передачи от двиг-ля к прок-ым вал­кам, к-й зав. от типа подш-ов прок. валков (µ = 0,75-0,85). Если давл. мет. на валки опред. по теорет. ф-ам, это вносит нек-ю неопре­д-ть в расч. М_тр.

Если давл. мет. на валки опред. экспе­р., то мом. прок. можно опред. по след. ф-ле:М= 2Рψl, где Р – полн. давл. мет. на валки; ψ — коэфф. плеча, учит. полож. равнод-ей давл. на валки; l - длина очага деф. Недост. этого метода сост. в неопред-ти вел-ны ψ (0,2-0,7 (0,35-0,55)).

Прямое (непоср-ое) измер. крут. мом. произв. с пом. спец. устр-в, назыв. крутильными динамометрами. Д/опред. мом. прок. крут. динам-ры сле­д. разместить непоср. на бочке валка. На пром. ст. это вып-ть практ. нельзя из-за соприкосн-ия валков с прокатыв-ым мет. След. крут. динам-ры раз­мещ. на шпинделях, а мом. прок. подсчит. по ф-ле: Мпр=Мв+Мн-Мтр-2Мх.х, где Мв и Мн – крут. мом., измер-ые на верх­. и нижн. шпинделях; Мтр – мом. трения в подш-ках; Мх.х – мом. холост. хода, измер-ый на шпинделе при холл-ом ходе.

Крутильные динамометры известны 3х видов:

1. ос­нов-ые на измер. упр. деф. вала, воз­ник-ей под действием прилож-го момента Связь м/у углом скручивания и прилож-ым мом. опред. по ур-ию: М= GIpφ/l где G - модуль сдвига,; l - длина уч-ка вала, на к-ом произв-ся измер.; Iр – полярный мом. инерции вала, .

2 . основ-ые на измер. вел-ны тангенциального усилия, возник-го при прилож. крут. мо­м. (рис. 1). Умножая получ. знач-е усилия Р на const С=f(R; L), подсчит. вел-ну крут. мом.

Рис. 1. Схема опред. крут. мом. с пом-ю измер. тангенц-го усилия: 1 — месдоза; 2 — вал.

3. основ-ые на эффекте измен-я магнитных св-тв (магнитная прониц-ть) вала или др. передающ. крут. мом. звена под дей­ствием мех-их напряж.

Рис. 2. Направл-я макс-ых поверхн-ых деф. ва­ла в зав-ти от напр-ия скруч-я вала (а, б) и распо­л-ия т.-д. на валу при измер. крут. мом. (в): 1 - токосъемные кольца; 2 - изолир-я втулка; 3 - щетки; 4 - тезоусилитель; 5 - гальванометр

В крутиль. динам-ах 1го вида д/изме­р. упруг. деф. вала примен. емкостные, индукт-ые, фотоэл-кие, омич-кие датч., накл-мые тензодатч. и др. Наиб. распр-ние получ. крутиль. динам-ры с омич. накл. т.-д., к-ые непоср. накл-ют на шпиндель. Их осн-ое преимущ. в том, что не треб-ся переделки констр-ции шпинд. При скруч-ии вала наиб. (главные) деф. напр-ны по 2ум взаимно перпенд. осям х и у, наклон-ым под угл. 45° к оси вала (рис. 2).

Рис. Принципиальная схема кре­стового тордуктора (а) и электри­ческая схема (б), эквивалентная магнитной цепи тордуктора

Эти деф. = по вел-не и противо­п. по знаку. Если накл. на вал 4 т.-д. так, чтобы продольные оси 2х из них совпа­д. с осью х, а 2х др. — с осью у и затем вклю­ч. кажд. пару в противоп-ые плечи моста (рис. 2, в), то при скруч. вала на вых. моста возникнет сигнал, пропорц-ый вел-не деф. вала. Т. к. шпинд. вращ-ся, то д/съема сигнала с вых. моста прим-ют токосъемные кольца. Вместо моста на шпинд. м/б накл. по­лумост. 1я схема предпочтит., п-ку кон­тактные сопрот. не вход. в плечи моста и оказ. гораздо меньшее влияние, чем во 2ом случае.

Особ. вним-я заслуж. крутиль. динам-ры 1го вида, в к-ых передача инф-ии с вала шпинд. произв-ся бесконт-ым спос. с пом-ю радиоволн. К. д. 2го вида из-за сложности устр-ва и необх-ти переделки шпинд. не нашли шир. прим-ия д/измер. крут. мом.

Больш. распростр. получ. к. д. 3го вида, тордукторы. «+» отсутствие токосъемных устр-в, надежный съем инф-ии с вращ-ся вала. Принцип раб.: с измен-ем мех-их напряж-ий мен-ся магн-ая прониц-ть в разл-ых направ-ях

Если мат-л вала однороден и напряж-я в нем =0, то R₁=R₂=R₃=R₄ и ток во вторичной обмотке отсутствует. Если к валу прилож. крут. мом. под угл. 45⁰ к оси действуют главные напряж., одно из к-ых растяг-ее, а др. сжимающ. Под действ. растяг. напряж. магн-ая прониц-ть увел-ся (магн. сопрот. уменьш.), а под действ. напряж. сжатия уменьш. Баланс моста наруш-ся и во втор-ой обмотке появл. ток, проп-ый напряж-ям в вале. «+»:бесконтактный, магнитный; «-»: в основу полож. измер-е магн. св-в, их бывает сложно учесть.