Пристрій афанасьєва для виміру крутного моменту

Реферат: Пристрій для визначення крутного моменту містить привод з робочим органом, ротор якого виконаний з можливістю взаємодії з передавальним механізмом, що взаємодіє з динамометром. Пристрій містить нерухому основу, на якій встановлено на напрямних вимірювальну платформу, що виконана з можливістю зворотно-поступального переміщення, донна частина якої взаємодіє з динамометром, розташованим на нерухомій основі. На вимірювальній платформі розміщено рухому каретку, яка виконана з можливістю зворотнопоступального переміщення в горизонтальній площині на поверхні вимірювальної платформи і пов'язана з динамометром. Ротор ручного інструмента взаємодіє з поверхнею рухомої каретки і взаємодіє з безконтактним тахометром. UA 100085 U (54) ПРИСТРІЙ АФАНАСЬЄВА ДЛЯ ВИМІРУ КРУТНОГО МОМЕНТУ UA 100085 U UA 100085 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до силовимірювальних приладів, призначених для виміру крутного моменту на валу різних ручних інструментів, потужність привода яких не є значною, а робота привода характеризується великою кількістю обертів за встановлений час. Пристрій може бути використаний як стенд для визначення характеристик привода, у число яких входить і крутний момент, що характеризує стан привода і його відповідність паспортній величині. Пристрій призначений для ефективного визначення крутного моменту при проведенні випробувань, які здійснюються при виготовленні продукції або при періодичному технічному обслуговуванні, яке ставить метою встановлення поточних параметрів роботи ручного інструмента в порівнянні з паспортними даними або після нормативного періоду експлуатації. Заявлений пристрій залежно від комплектності і випробувального устаткування може бути виконаний в різному варіантному виконанні: як у стаціонарному, так і мобільним. Відомий пристрій для виміру крутного моменту, що визначає границі застосування і ефективність використання пристроїв. У відомому пристрої вимір крутного моменту здійснюється з використанням тензометричного моста, на який наклеюються тензометри опору під кутом 45° до осі обертання, що электрично з'єднані за мостовою схемою. Застосування цієї схеми збільшується чутливість, поліпшується лінійність характеристик, значно зменшується вплив температури на величину вихідного сигналу. Для передачі даних використовуються тензометри, що мають цифровий радіоканал, який дозволяє забезпечити передачу даних від датчиків до пристрою, що реєструє. Малогабаритний радіопередавач може бути встановлений безпосередньо на обертовому валу і передавати параметри на приймач. Використання мініатюрних передавачів дозволяє визначати крутні моменти відразу на декількох валах, передаючи інформацію на один приймач. У розробленому пристрої як передавач використовується прийомний радіомодуль. Він являє собою функціонально завершений пристрій, встановлений на плату мікроконтролера, який має малі характеристики енергоспоживання, невеликі розміри, низьку вартість і цифровий інтерфейс. У складі радіомодуля застосовується інтегрований напівдуплексний трансивер. У будований синхронізатор даних дозволяє підключати прості мікроконтролери з мінімальними витратами. Управління передавачем здійснювалося по послідовному периферійному інтерфейсу. До складу радіоприймача, так само як і радіопередавача, входить настроєний на прийом даних радіомодуль. Прийняті і оброблені процесором дані передаються на систему вимірів. Дія цифрового радіоканалу становить близько 100 м, що цілком достатньо для зняття характеристик при установці приймача на нерухому основу або на не обертову частину транспортного засобу. На вал встановлюється передавач, а знизу противага у вигляді акумулятора передавача, що компенсує масу передавача. Також на валу приклеєний тензомост, що складається з тензорезисторів, з'єднаних з передавачем. У цілому, вимірювач крутного моменту має незначні розміри і вагу, що дозволяють установлювати його на вали промислового устаткування, транспортних засобів і на інші пристрої. Крутний момент задається або встановлюється тарованими вагами, установленими на заміряному плечі з використанням динамометра. При наявності на валу розтяжних зусиль можна калібрувати окремий тензометр, що розрахований на облік тільки розтяжних зусиль. У такому випадку калібрування відбувається у два етапи, (http://іvdon.ru/magazine/archive/n2y2012/798). Недоліком відомого пристрою є те, що визначення необхідних параметрів здійснюється за допомогою радіоканалу. Це вимагає значних витрат часу на настроювання устаткування. Пристрій складний в обслуговуванні і одержанні об'єктивних результатів при різних динамічних навантаженнях, які імітують експлуатаційні режими. Особливі складності виникають при таруванні приладу, градація параметрів кількість яких залежить від наявності робочих частот. Прилад може використовуватися тільки в стаціонарних дослідницьких лабораторіях при наявності прецизійного устаткування. Відомий пристрій для виміру крутного моменту, що містить пружний вал, мітку першого перерізу пружного вала і датчик мітки першого перерізу, мітку другого перерізу і датчик мітки другого перерізу, ротор, установлений з можливістю обертання навколо пружного вала, електромеханічний привод обертання міток першого і другого перерізів, блок виміру тимчасового зрушення або (і) різниці фаз сигналів датчиків міток першого і другого перерізів, причому мітки першого і другого перерізів розташовані на роторі, датчики міток обох перерізів і двигун електромеханічного привода жорстко зафіксовані на нерухомій основі. Датчик мітки 1 UA 100085 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 першого перерізу і двигун електромеханічного привода встановлені із твердою фіксацією щодо першого перерізу пружного вала, а датчик мітки другого перерізу встановлений із твердою фіксацією, щодо другого перерізу пружного вала ("Пристрій для виміру крутного моменту" Патент RU № 2091735). Недоліком пристрою є залежність точності виміру крутного моменту на обертовому валу від стабільності кутової швидкості вала. Для реалізації пристрою необхідна висока точність регулювання обертів двигуна, що забезпечує мінімальну похибку виміру. Істотним недоліком пристрою є те, що він може бути реалізований в стаціонарних умовах і стосовно до двигунів, що мають стабільні технічні характеристики. Застосування пристрою в мобільних пристроях для випробування двигунів при різних навантажувальних характеристиках неможливо через значну помилку в показаннях приладів, отриманих при випробуваннях. Виготовлення пристрою вимагає значних матеріальних і трудових витрат при виготовленні і проведенні випробувань. Це збільшує собівартість виконання робіт з визначення крутного моменту робочого ручного інструмента або будь-якого іншого електротехнічного малогабаритного пристрою, у складовій частині якого є електричний привод, що працює при різних навантажувальних режимах. Найбільш близьким аналогом є пристрій для виміру крутного моменту двигуна. Пристрій складається з опори з підшипниками кочення, що забезпечує можливість повороту статора і ротора щодо основи, вимірювального важеля, який опирається на пластинчасту пружину, і стрілочного індикатора. Прогин пружини вимірюють за допомогою індикатора, при цьому значення прогину пропорційно крутному моменту на статорі. Значення моменту на роторі приблизно оцінюють по моменту на статорі, зневажаючи моментами тертя і вентиляційних втрат (http://wwwcdl.bmstu.ru/rk2-tmm/labs/lab5/lab5.html). Недоліком відомого пристрою є те, що при його роботі про величину крутного моменту судять по показаннями стрілочного індикатора залежно від величини загальмовування ротора інструмента і прогину пружини, величина яких пропорційна крутному моменту на роторі інструмента. Основним недоліком відомого пристрою є те, що параметри, які фіксуються не дозволяють одержати об'єктивну оцінку роботи ручного інструмента і об'єктивні дані величини крутного моменту при різних режимах його роботи. Дані про крутний момент будуть встановлені з великою похибкою, неприпустимою при визначенні крутного моменту, у ручному інструменті, що має незначну потужність електричного привода. Пристрій може бути використаний тільки для попереднього визначення величини крутного моменту і не може служити для адекватної оцінки, що одержується по відповідній атестаційній методиці. Використання відомого пристрою дозволяє визначити значення крутного моменту приблизно і з великою похибкою. Задачею корисної моделі є вдосконалення конструкції пристрою для виміру крутного моменту за рахунок того, що при випробуванні крутного моменту робочий орган інструмента взаємодіє з випробувальною поверхнею, що імітує навантаження, що на практиці впливає на робочий орган інструмента. При взаємодії робочого органу забезпечується зняття комплексної характеристики, що дозволяє визначити значення крутного моменту при різних навантаженнях на інструмент із урахуванням впливу за цей інструмент оброблювальної деталі, що взаємодіє з ним. Відповідно до конструкції пристрою, враховується і диференціюється зусилля на привод інструмента при його роботі, а також ураховується швидкість обертання вала інструмента при цьому диференційованому навантаженні. Технічний результат від використання корисної моделі полягає в можливості одержання об'єктивної технічної характеристики працездатності робочого інструмента оцінка, якої забезпечується за рахунок визначення крутного моменту. Пристрій може бути виконано як у мобільному, так і у стаціонарному виконанні. Пристрій дозволяє, одержати об'єктивні параметри крутного моменту на валу переважно ручного інструмента при різних режимах його роботи, включаючи диференційоване навантаження і кількість обертів ротора. Експлуатація пристрою дозволяє не тільки встановити максимальний і мінімальний крутний момент, але і вибрати оптимальні умови навантаження інструмента при експлуатації, виходячи з отриманих даних крутного моменту. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій для визначення крутного моменту містить привод з робочим органом, ротор якого виконаний з можливістю взаємодії з 2 UA 100085 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 передавальним механізмом, взаємодіє з динамометром, згідно з корисною моделлю, пристрій містить нерухому основу, на якій встановлено на напрямних вимірювальну платформу. Платформа виконана з можливістю зворотно-поступального переміщення. Донна частина платформи взаємодіє з динамометром, що розміщений на нерухомій основі. На вимірювальній платформі розміщено рухому каретку, що виконана з можливістю зворотно-поступального переміщення в горизонтальній площині на поверхні вимірювальної платформи і пов'язана з динамометром. Ротор ручного інструмента взаємодіє з поверхнею рухливої каретки і з безконтактним тахометром. Заявлений пристрій ілюструється схемами, де на фіг. 1 показаний вид зверху на пристрій для виміру крутного моменту, на фіг. 2 - вид збоку на пристрій для визначення крутного моменту. Пристрій для визначення крутного моменту містить нерухому основу 1, на якій встановлено на напрямних вимірювальну платформу 2, донна частина якої взаємодіє з динамометром 5, що розташована на нерухомій основі 1. На вимірювальній платформі 2 розміщено рухому каретку 3, що виконана з можливістю переміщення на поверхні вимірювальної платформи 2. На поверхні рухомої каретки 3 розміщено ротор 4 ручного інструмента. Ротор 4 взаємодіє з безконтактним тахометром 7. Рухома каретка 3 взаємодіє з динамометром 6, корпус якого закріплений до стійки на вимірювальній платформі 2. Пристрій експлуатується в такий спосіб. Протягом певного строку експлуатації або для проведення періодичних перевірочних робіт виникає необхідність проведення випробування для встановлення величини крутного моменту привода ручного інструмента. Для виконання робіт з визначення крутного моменту ручний інструмент утримують у руках, імітуючи процес експлуатації. Робочий орган встановлюють із умовою взаємодії ротора 4 з поверхнею рухомої каретки 3, що виконують із абразивостійкого матеріалу з коефіцієнтом ковзання, що забезпечує можливість одержання об'єктивних характеристик крутного моменту випробуваного інструмента при різних навантаженнях. Після розміщення інструмента перевіряють вихідні значення динамометрів 5, 6 і величину навантаження робочого органа інструмента на поверхні каретки 3. Цей контроль забезпечують за рахунок наявності динамометра 5, розміщеного під кареткою 3, що встановлена на вимірювальній платформі 2, що розміщена на основі 1. При включенні привода ротор 4 ручного інструмента із заданим зусиллям починає взаємодіяти з робочою поверхнею каретки 3. Величину обертів контролюють за допомогою безконтактного тахометра 7. У процесі роботи інструмента забезпечується можливість одержання ряду об'єктивних даних: - величина навантаження робочого органа інструмента з динамометром, розташованим під рухливою площиною каретки; - зусилля переміщення каретки в горизонтальній площині під дією навантаження, що виникає при взаємодії робочого органа і навантажувальним елементом; - швидкість обертання робочого органа інструмента шляхом зняття необхідної інформації за допомогою безконтактного тахометра. Отримана інформація дозволяє за встановленою методикою визначити значення крутного моменту не тільки при стаціонарному режимі, але і при зміні різних експлуатаційних режимів та дозволяє вибрати режим, що рекомендується при оптимальному крутного моменту з умовою ступеня зношування інструмента. Дослідно-промислові випробування показали високі експлуатаційні якості заявленої конструкції, що дозволяє забезпечити одержання об'єктивних даних при випробуванні інструмента в різних експлуатаційних режимах. Залежно від типорозмірів випробовуваного інструмента, пристрій може бути виконаний як у стаціонарному, так і мобільному варіантах. Крім цього пристрій забезпечує можливість контролю не тільки інструментів, але і самих електричних приводів різного призначення. Пристрій може бути виготовлено підприємствами, що здійснюють випуск металовиробів середньої складності. 3 UA 100085 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Пристрій для визначення крутного моменту, що містить привод з робочим органом, ротор якого виконаний з можливістю взаємодії з передавальним механізмом, що взаємодіє з динамометром, який відрізняється тим, що пристрій містить нерухому основу, на якій встановлена на напрямних вимірювальна платформа, що виконана з можливістю зворотнопоступального переміщення, донна частина якої взаємодіє з динамометром, розташованим на нерухомій основі, при цьому на вимірювальній платформі розміщена рухома каретка, яка виконана з можливістю зворотно-поступального переміщення в горизонтальній площині на поверхні вимірювальної платформи і пов'язана з динамометром, причому ротор ручного інструмента взаємодіє з поверхнею рухомої каретки і взаємодіє з безконтактним тахометром. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4