- •Содержание
- •Тема 1. Основные свойства элементов систем автоматического управления
- •1.1 Классификация элементов систем
- •1.2 Статические свойства элементов
- •1.3 Динамические свойства элементов
- •1.4 Энергетические свойства элементов
- •Тема 2. Электрический контакт
- •2.1 Сопротивление контакта
- •2.2 Основы расчета и проектирования электрических контактов
- •2.3 Конструирование неподвижных контактов.
- •2.4 Конструирование разрывных контактов.
- •2.5 Искрогашение
- •Тема 3. Датчики перемещения
- •3.1 Потенциометрический датчик перемещения
- •3.1.1 Конструкция потенциометрических датчиков перемещения
- •3.1.2 Расчет потенциометрического датчика.
- •3.1.3 Функциональные потенциометры.
- •3.1.4 Динамические свойства потенциометрических датчиков
- •Тема 4. Электромагнитные датчики перемещения
- •4.1 Однотактный индуктивный датчик перемещения
- •4.2 Двухтактный индуктивный датчик перемещения
- •4.3 Трансформаторные (индукционные) датчики
- •4.4 Индукционные рамочные датчики перемещений
- •Тема 5. Емкостный датчик перемещения
- •Тема 6. Оптоэлектронный аналоговый датчик перемещения
- •Тема 7. Датчики с неограниченным перемещением
- •7.1 Амплитудный режим работы сквт
- •7.2 Фазовый режим работы сквт
- •7.3 Электрическая редукция
- •7.4 Индуктосин
- •Тема 8. Оптоэлектронные дискретные датчики перемещения.
- •8.1 Оптико-электронный датчик перемещения накапливающего типа (инкрементный энкодер)
- •8.2 Интерференционный датчик перемещения
- •8.3 Оптико-электронный датчик перемещения считывающего типа (абсолютный энкодер)
- •Тема 9. Определение углового положения летательных аппаратов
- •Тема 10. Датчики скорости перемещения
- •10.1 Дифференцирование сигнала по перемещению
- •10.2 Центробежный датчик скорости вращения
- •10.3 Электромагнитные датчики скорости перемещения
- •10.4 Тахогенераторы постоянного тока
- •10.5 Синхронные тахогенераторы.
- •10.6 Асинхронный тахогенератор
- •Тема 11. Измерение угловых скоростей летательного аппарата
- •Тема 12. Измерение линейной скорости движения летательных аппаратов
- •12.1 Измерение путевой скорости с помощью эффекта Доплера
- •12.2 Корреляционно-экстремальная система навигации
- •Тема 13. Измерение линейных ускорений
- •Тема 14. Измерение угловых ускорений
- •Тема 15. Датчики усилия
- •15.1 Магнитоупругие датчики усилия
- •15.2 Пьезоэлектрические датчики усилия
- •15.3 Тензорезисторы
- •Тема 16. Датчики крутящего момента
- •Заключение
- •Список литературы
Тема 16. Датчики крутящего момента
Измерение крутящего момента MKP необходимо для определения мощности передаваемой валом от привода к нагрузке , гдеω – круговая частота (скорость вращения вала) в рад/с при исследовании, а в некоторых случаях и при эксплуатации, механизмов.
Измерение крутящего момента на валу основывается на том, что при передаче момента вал деформируется (скручивается). Угол закрутки вала
(92)
где l – длина вала, JP – полярный момент сопротивления сечения вала (для круглого вала диаметром d ,), G – модуль упругости при сдвиге () /9/.
Фактически измерение крутящего момента сводится к измерению угла закрутки вала. Обычно валы проектируются достаточно жесткими и углы закрутки для реальных валов составляют единицы и доли угловой минуты. Измерение таких малых деформаций представляет собой сложную техническую задачу. Дополнительная существенная сложность состоит в том, что измерять необходимо деформацию вращающегося вала, а информация о ней должна быть передана на аппаратуру, установленную на корпусе машины.
Измерение малых деформаций может быть реализовано с помощью тензометрических датчиков (см. рис 143 д) наклеиваемых на вал. Остается сложная проблема подачи питания на вращающийся вал и, особенно, передачи измерительных сигналов с вращающегося вала на корпус машины. Для решения этой проблемы, используя возможности современной микроэлектронной базы, можно на вращающемся валу разместить предусилители информационного сигнала и средства передачи питания на вал и передачи сигнала на корпус машины (рис. 146).
Рис. 146.
Тензометрический датчик крутящего момента.
При достаточно большой доступной длине вала можно «свести» угол закрутки вала в одно место конструкции и использовать соответствующий датчик перемещения, желательно без электрических цепей на вращающейся части. Связь элементов датчика установленных на неподвижной части машины с элементами, установленными на вращающемся валу, осуществляется через магнитные, электрические или световые поля.
На рис. 147 показан датчик крутящего момента, в котором связь с элементами конструкции датчика размещенными на вращающемся валу осуществляется через магнитное поле. На валу 1 на расстоянии В (база измерения) закреплены гильзы 2, на которых размещены элементы магнитной цепи датчика – два статорных кольца 3, жестко связанные с помощью шпилек 4 и роторное кольцо 5. Поскольку гильзы не передают крутящего момента, они не скручиваются и угол взаимного поворота внутренних торцов гильз равен углу закрутки вала на длине В. При передаче крутящего момента роторное кольцо 5 перемещается относительно статорных колец 3. На статорных и роторном кольцах, выполненных из
Рис. 147.
Индуктивный датчик крутящего момента.
ферромагнитного материала, есть зубцы, расположенные в осевом направлении. При повороте роторного кольца воздушные зазоры между зубцами статорного и роторного колец изменяются, что приводит к дифференциальному изменению магнитного сопротивления между роторным кольцом и каждым из статорных колец.
На основании механизма соосно с валом установлен неподвижный магнитопровод 6, в кольцевых пазах которого размещены две обмотки 7 и 8. Магнитный поток, создаваемый обмоткой 7, проходит через левую часть неподвижного магнитопровода, через левый кольцевой воздушный зазор на левое статорное кольцо, через воздушные зазоры между зубцами статорного и роторного колец и замыкается через средний кольцевой воздушный зазор между роторным кольцом и неподвижным магнитопроводом. Магнитный поток, создаваемый обмоткой 8, проходит через правую часть неподвижного магнитопровода, через правый кольцевой воздушный зазор на правое статорное кольцо, через воздушные зазоры между зубцами статорного и роторного колец и замыкается через средний кольцевой воздушный зазор между роторным кольцом и неподвижным магнитопроводом.
По магнитной схеме этот датчик аналогичен двухтактному индуктивному датчику, рассмотренному в соответствующей главе.