Вимірювач крутного моменту

Корисна модель відноситься до машинобудування, до двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), може бути використаною в інших областях - у способах і пристроях загального призначення для виміру моментів приводного двигуна і виконавчого органа (робочої машини). Переважна область використання автомобілебудування. Аналогом є двоканальний вимірювач крутного моменту обертового вала [а.с. СРСР №1802302, G01L 3/10, 1988р.], датчик якого містить два ідентичних перетворювача скручування торсійного вала в електричний сигнал. Вони виконані у вигляді феромагнітних зубцюватих індукторів, закріплених на вимірювальних перерізах торсійного вала. Нерухомо встановлені магнітні системи, що мають постійні магніти, з полюсними наконечниками, виконаними у вигляді двох Н-подібних магнітопроводів, на перемичках яких намотані сигнальні обмотки. Однойменні полюси попарно з'єднані феромагнітними пластинами, причому відстань L між цими полюсами дорівнює 0,5 зубцюватого кроку індуктора, де L = 0,1,2,3... В описаному аналогу основним недоліком є те, що точність виміру залежить від якості забезпечення ідентифікації сигналів кожного каналу та отримання співвідношень величин - відстаней між полюсам щодо зубцюватого кроку індуктора. Недоліком також є необхідність зміни апаратної частини під час зміни характеристик, або алгоритму роботи всієї системи. За прототип обраний відомий вимірювач крутного моменту, описаний у а.с. СРСР №1778561, G01L 3/10, 1990р., що містить циліндричний пружний елемент у вигляді «білячого колеса», та прилад, яким роздільно вимірюють зсув середньої площини перерізу відносно кожного з торців колеса. Основним недоліком прототипу є низька точність виміру, обумовлена тим, що через роздільний вимір пружного зсуву середньої площини перерізу щодо кожного з торців пружного «білячого колеса», збільшуються погрішності усереднення, обумовлені переміщеннями складових крутних моментів. Коливальні процеси, що протікають у пружному елементі, також збільшують погрішність виміру параметрів. Та в загалі під час виміру лінійних розмірів (що характерно для прототипу) виникають значні погрішності, що спотворюють одержуваний результат. Для усунення зазначених недоліків удосконалено вимірювач крутного моменту. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення зазначеного об'єкту з метою одержання інформації з високою точністю вірогідності про обертовий момент, за рахунок підвищення точності вимірів шляхом зменшення погрішності усереднення. Поставлена задача досягається тим, що вимірювач крутного моменту, який заявляється, має колесо з пружним елементом, він виконаний у вигляді сигнального колеса з сендвичоподібним пружним елементом, у якого є ідентичні вимірювальні, наприклад зубцюваті, диски, нерухомо закріплені на співвісних валах двигуна і виконавчого механізму, що встановлені з можливістю пружного взаємного радіального зсуву на величину пропорційну зростаючому навантаженню на валах. Та при цьому кожен диск безконтактно зв'язаний з імпульсним датчиком для реєстрації частоти обертання валів під час постійного чи змінного навантаження, що викликає зрушення фази інформаційних імпульсів, які надходять. Точність виміру підвищують за рахунок конструктивних особливостей вимірювача, які дозволяють знизити контролюючі параметри (треба вимірювати тільки зміщення фаз імпульсів, реєстрацію здійснюють датчиками обертання імпульсного типу під час взаємного радіального переміщення за рахунок пружного сендвичоподібного елемента). Крутний момент відраховують за різницею між силами обертання двигуна та опору обертанню виконавчого механізму. При цьому погрішності зведені практично до нуля завдяки наявності зубцюватих дисків, закріплених на відповідних валах, та датчиків, які безконтактно зв'язані (не мають механічного зв'язку). Коливання пружного елемента практично відсутні. Пошук, здійснений за джерелами науково-технічної і патентної інформації, показав, що сукупність істотних ознак технічного рішення, яке заявляється, невідома. Таким чином, воно відповідає вимогам новизни. Корисна модель пояснюється графічними матеріалами. На кресленні зображено вимірювач в системі виміру крутного моменту. У систему виміру крутного моменту входить двигун 1 і виконавчий механізм 2, у яких є співвісні (обертові в одному напрямку) вали відповідно 3 і 4. Імпульсні датчики 5, 6 безконтактно зв'язані з валами (відповідно 3 і 4 виконавчого механізму 2, вони зв'язані між собою пружним елементом сендвичоподібної форми 7. Сигнали (імпульси) з датчиків 5 і 6 формуються за допомогою спеціальних схем перед подачею їх у пристрої для реєстрації й обробки сигналів 8. Аналогові сигнали з датчиків 5 і 6 перетворяться в цифрову форму за допомогою пристроїв 8. Імпульсні датчики 5 і 6, а також пружний елемент 7 і вимірювальні, наприклад зубцюваті, диски 9 і 10 утворюють вимірник крутного моменту. Вимірник являє собою сигнальне колесо, у якого вимірювальні (зубцюваті) диски 9 і 10 жорстко закріплені на співвісних валах 3 і 4 двигуна 1 і виконавчого механізму 2. Диски 9 і 10 встановлені з можливістю пружного взаємного радіального зсуву на величину пропорційну зростаючому навантаженню на валах 3 і 4 в межах пружних властивостей елемента 7. Кожен диск 9 і 10 безконтактно зв'язаний з відповідним імпульсним датчиком 5 і 6 для реєстрації частоти обертання валів 3 і 4 під час постійного навантаження і під час перемінного, то викликає зсув фази інформаційних імпульсів, що надходять. Спосіб реалізується так. Під час обертання валів 3 і 4 без навантаження, імпульси з обох датчиків 5 і 6 мають однакову частоту і фазу (відставання або випередження інформаційних імпульсів - зсув фаз - відсутній). Під час зростання навантаження вали 3 і 4 зміщаються радіальне відносно один одного в межах пружних властивостей елемента 7, при цьому зсув фази інформаційних імпульсів збільшується пропорційно зростаючому навантаженню. Далі проводять цифрову або аналогову обробку на пристроях для обробки сигналів 8, після чого одержують величину контрольованого крутного моменту. За допомогою заявленого вимірювача можна одержувати інформацію з високою точністю достовірності про обертовий момент за рахунок підвищення точності вимірів шляхом спрощення процесу виміру: при вимірі відсутні проміжні сигнали (імпульси) і знижений час ведення вимірів, максимально зменшена кількість залежних одна від одної величин, відсутній часовий поріг під час реєстрації зсуву фази між імпульсами. У зв'язку з цим пристрій, що заявляються, найбільше повно відповідають сучасним умовам. Датчики крутного моменту 2 можна ефективно використовувати в системах гідромеханічної автоматичної коробки передач, антиблокувальній системі гальм, у системі перерозподілу крутного моменту по осях, якщо їх встановити у відповідні точки трансмісії.