×
31.05.2020
220.018.22f3

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области измерений крутящего момента на валу двигателя и может быть использовано для определения мощности и (или) коэффициента полезного действия. Задачей предлагаемого изобретения является упрощение технической реализации способа измерения крутящего момента. Техническим результатом является возможность экспресс-определения момента на валу двигателя, насоса и т.п. Способ измерения крутящего момента на валу двигателя характеризуется тем, что используют измерение угла наклона параллельных оси вала прямых, нанесенных на поверхность упругого элемента - торсиона, передающего крутящий момент от двигателя к исполнительному агрегату, фотографируют параллельные линии, используя стробоскопическое освещение с частотой, равной частоте вращения вала, и определяют угол α наклона линий при нагружении торсиона крутящим моментом М, величину которого определяют по формуле где К - коэффициент пропорциональности, определяемый при тарировке в стационарных условиях. 1 ил.

Изобретение относится к области измерений крутящего момента на валу двигателя и может быть использовано для определения мощности и (или) коэффициента полезного действия.

Момент на валу работающего двигателя определяют либо путем измерения равного ему момента реакции статора тормоза, либо путем измерения угла закручивания соединительного вала под действием передаваемого момента. В любом случае испытатели сталкиваются с определенными трудностями в получении достоверных результатов измерений в связи с тем, что динамометры тормозных установок действуют в условиях повышенной вибрации и резко изменяющихся нагрузок, граничащих иногда с ударными, особенно на неустановившихся режимах работы двигателя внутреннего сгорания.

Электрические динамометры в общем случае представляют собой приборы, в которых деформация упругого элемента вызывает изменение определенного электрического параметра, положенного в основу измерения, крутящего момента или окружного усилия.

Чаще других используют измерительные преобразователи, основанные на изменении омического сопротивления, емкости, индуктивности, индукционное и фотоэффекта под действием входной неэлектрической величины. Входной механической величиной служат при этом скручивание соединительного вала тормозной установки, угловое перемещение деталей измерительных муфт или же деформация упругого элемента, так называемого динамометрического звена, на которое действует рычаг тормоза. Чаще других используют способ, связанный с измерением угла закручивания соединительного вала. Динамометры этого типа называют также торсионными.

Известны различные способы измерения крутящих моментов, передаваемых от двигателя к нагрузке посредством вращающегося упругого вала. Среди них широкое распространение получили способы, основанные на преобразовании измеряемого момента в деформацию упругого элемента, выполняемого в виде валов (торсионов), спиральных пружин, растяжек и др. Преобразование деформации (механического напряжения) упругого элемента в электрический сигнал может осуществляться при помощи тензорезистивных, индуктивных, магнитоупругих и других измерительных преобразователей.

Способы измерения крутящего момента с использованием датчиков вне вращающегося вала, основанные на измерении угла закручивания упругого элемента под действием измеряемого момента, характеризуются более высокой точностью измерения и простотой реализации.

Известен способ измерения крутящего момента [Одинец С.С., Топилин Г.Е. Средства измерения крутящего момента. Библиотека приборостроителя. М.: "Машиностроение". - 1977. - 160 с.], реализованный при помощи торсиометра с магнитной записью, который состоит из упругого элемента, двух магнитных головок, платы с электронными схемами, активного фильтра и фазометра. Упругий элемент закреплен по торцам при помощи двух латунных фланцев, играющих роль магнитных барабанов. Внешние поверхности фланцев покрыты магнитной эмульсией окиси железа (Fe2O3). На ферромагнитную поверхность каждого фланца при отсутствии измеряемого момента периодически синхронно записываются импульсы. Под действием измеряемого момента упругий элемент скручивается. Фланцы поворачиваются, возникает фазовое смещение импульсов, считываемых магнитными головками, пропорциональное измеряемому моменту. Величина возникающего фазового смещения преобразуется в напряжение постоянного тока. Значение измеряемого момента считывается по шкале прибора постоянного тока.

Основным недостатком такого способа является сложность его реализации, связанная с необходимостью создания системы строго соосных магнитных барабанов с ферромагнитным покрытием и считывающими сигнал магнитными головками.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения механического момента, передаваемого вращающимся валом [Патент РФ №2183013, кл. G01L 3/04, 1999], в котором на вал устанавливают два идентичных диска с метками (зубчатые венцы), разнесенные на базовое расстояние и жестко связанные с валом, скорость вращения каждого диска (венца) преобразуется с помощью двух независимых магнитных датчиков в два синусоидальных сигнала, регистрируется разность фаз этих сигналов, по изменению которой судят о величине передаваемого валом механического момента, и предварительно устанавливают датчики, используемые в системе измерения момента у одного из дисков, приводят вал во вращение, регистрируют разность фаз синусоидальных сигналов датчиков в зависимости от скорости вращения вала при неизменной нагрузке на валу, полученную разность фаз учитывают при последующем определении разности фаз сигналов от двух датчиков, величина которой пропорциональна передаваемому валом механическому моменту. При этом в лабораторных условиях для конкретной пары датчиков определяется частотная составляющая Ud (n) в регрессионной модели, которая в дальнейшем используется для расчета и введения поправки в конечный результат для конкретного значения частоты вращения вала.

Основным недостатком способа является большая трудоемкость настройки, связанная с необходимостью построения регрессионной модели, а необходимость введения поправок в конечный результат для конкретного значения частоты вращения вала может значительно усложнить электрическую часть устройства, реализующего данный способ. Существенным является также то, что при формировании синусоидального сигнала за счет зубчатых колес невозможно получить одну и ту же форму сигнала при изменении частоты вращения. Гармонический спектр значительно изменяется, особенно в области малых частот вращения. В связи с этим будут появляться дополнительные погрешности при измерении фазы основной гармоники.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение технической реализации способа измерения крутящего момента. Техническим результатом является возможность экспресс-определения момента на валу двигателя, насоса и т.п.

Поставленная задача достигается тем, что в способе измерения крутящего момента на валу двигателя используют измерение угла наклона параллельных оси вала прямых, нанесенных на поверхность упругого элемента - торсиона, передающего крутящий момент от двигателя к исполнительному агрегату, фотографируют параллельные линии, используя стробоскопическое освещение с частотой равной частоте вращения вала, и определяют угол α наклона линий при нагружении торсиона крутящим моментом М, величину которого определяют по формуле закона Гука

где К - коэффициент пропорциональности, определяемый при тарировке в стационарных условиях, рад/(Н*м); М - момент, Н*м.

На фигуре представлена схема определения угла скручивания торсиона.

На фигуре обозначено: упругий элемент - торсион 1, параллельные линии - 2, фотоаппарат - 3, стробоскоп - 4, датчик оборотов - 5, синхронизирующий сигнал - 6, насос - 7, вал насоса - 8, вал двигателя - 9, двигатель - 10, ось вала - 11.

Для реализации способа два соосных вала соединяют через цилиндрический упругий элемент (торсион) с известной зависимостью угла скручивания от передаваемого момента, на который наносится хорошо видимые параллельные оси вала линии по всей поверхности цилиндра.

В зависимости от величины передаваемого момента эти линии получают параллельный изгиб к оси торсиона, угол которого α определяется из ф. (1)

Таким образом, задача определения момента сводится к определению угла скручивания торсиона.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Два соосных вала соединяют через цилиндрический упругий элемент (торсион) 1 с известной зависимостью угла скручивания от передаваемого момента, на который наносится хорошо видимые параллельные оси вала линии 2 по всей поверхности торсиона.

Если крутящий момент не равен нулю, упругий элемент 1 деформируется (скручивается), а параллельные линии 2 получают наклон с углом α (см. фигуру) относительно оси цилиндрического упругого элемента 1.

Для измерения угла α параллельные линии фотографируют при помощи фотоаппарата 3, используя стробоскопическое освещение (импульсное освещение с частотой равной частоте вращения вала) при помощи стробоскопа 4, который синхронизируется при помощи датчика 5 оборотов (фото или магнитный датчик).

Затем определяют угол α наклона линий при нагружении торсиона крутящим моментом М, величину которого определяют по формуле закона Гука

где К - коэффициент пропорциональности, определяемый при тарировке в стационарных условиях, рад/(Н*м); М - момент, Н*м.

Пример.

Два соосных вала соединили через цилиндрический упругий элемент (торсион) 1 с известной зависимостью угла скручивания от передаваемого момента, на который нанесены хорошо видимые параллельные оси вала линии 2 по всей поверхности торсиона.

Для измерения угла скручивания α параллельные линии сфотографировали при помощи фотоаппарата 3, используя стробоскопическое освещение (импульсное освещение с частотой равной частоте вращения вала 49.2 Гц, что соответствует частоте оборотов вала 2950 об\мин).

Затем определили угол α наклона линий при нагружении торсиона, который равен 0,0071 рад = 0,41 градуса.

Крутящий момент М, определяли по формуле закона Гука

где К=0,0013 град/Н*м - коэффициент пропорциональности, определяемый при тарировке в стационарных условиях, рад/(Н*м).


СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 81-90 of 167 items.
30.03.2019
№219.016.f91b

Способ мониторинга процессов гидратообразования в промысловых шлейфах

Изобретение относится к области добычи природного газа и может быть использовано для определения начала процесса образования гидратов и места потенциальной гидратной пробки в промысловых шлейфах. Задачей изобретения является определение места возможного образования гидратных пробок и снижение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683336
Дата охранного документа: 28.03.2019
30.03.2019
№219.016.f9cf

Способ сбора разливов нефти из-под ледяного покрова водоема

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для сбора разливов нефти (нефтепродуктов) из-под ледяного покрова, преимущественно арктических водоемов. Способ включает локализацию пятна нефти или нефтепродукта, пробуривание в ледяном покрове скважины,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683496
Дата охранного документа: 28.03.2019
04.04.2019
№219.016.fb75

Способ разработки нефтяного и газонефтяного пласта

Изобретение относится к области разработки нефтяного и газонефтяного пласта трещино-кавернозно-порового типа с помощью добывающих и нагнетательных скважин. Технический результат - обеспечение дополнительной добычи нефти и более высокой конечной нефтеотдачи пласта. При разработке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683840
Дата охранного документа: 02.04.2019
27.04.2019
№219.017.3c5e

Способ ремонта потенциально опасного участка газопровода

Изобретение относится к эксплуатации магистральных газопроводов, в частности к эксплуатации потенциально опасных участков (ПОУ) с повышенным, ненормативным уровнем напряженно-деформированного состояния (НДС). Целью изобретения является разработка способа ремонта ПОУ надземных участков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686133
Дата охранного документа: 24.04.2019
27.04.2019
№219.017.3c98

Устройство адаптивной токовой отсечки электродвигателей

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в технике релейной защиты в качестве защиты асинхронных электродвигателей. Технический результат - повышение эффективности функционирования защиты электродвигателей за счет повышения чувствительности защиты путем учета...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686081
Дата охранного документа: 24.04.2019
02.05.2019
№219.017.4848

Способ совместного получения цементного клинкера и сернистого газа

Изобретение относится к технологии совместного получения портландцементного клинкера и сернистого газа путем использования в качестве кальций- и сульфатсодержащего компонента природного ангидрита или отходов производства фосфорной - фосфогипс - или борной - борогипс - кислоты. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686759
Дата охранного документа: 30.04.2019
16.05.2019
№219.017.525b

Устройство для измерения положения лазерного луча

Изобретение относится к области технологии проведения монтажа роторных или иных машин и предназначено для измерения относительного положения осей валов. Приемное устройство для измерения положения лазерного луча линейной светочувствительной матрицей в плоскости матрицы, состоящее из линейной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687511
Дата охранного документа: 14.05.2019
24.05.2019
№219.017.5e71

Способ получения сульфонатов

Изобретение относится к получению нефтяных сульфонатов, где в качестве нефтяного сырья используют тяжелые нефтяные остатки с суммарным содержанием асфальтено-смолистых компонентов не ниже 50 мас. %, а в качестве сульфирующего реагента - отработанную серную кислоту процесса алкилирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688694
Дата охранного документа: 22.05.2019
24.05.2019
№219.017.5ea6

Способ получения реагентов с комплексным противогидратным, антикоррозионным и бактерицидным действием

Изобретение относится к способу получения изомеров N,N,N-трибутил-N-(3-хлорпроп-2-ен-1 -ил)аммоний хлорида, основанному на кватернизации трибутиламина индивидуальными изомерами 1,3-дихлорпропена или их смесью. Алкилирование трибутиламина проводят в кипящем ацетонитриле в присутствии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688683
Дата охранного документа: 22.05.2019
24.05.2019
№219.017.5f61

Внутреннее устройство для тонкослойных отстойников

Изобретение относится к оборудованию для разделения эмульсий и суспензий и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Внутреннее устройство для тонкослойных отстойников представляет собой систему чередующихся желобов с наклонными стенками и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688341
Дата охранного документа: 22.05.2019
Showing 11-13 of 13 items.
19.03.2020
№220.018.0d10

Способ и устройство раннего определения разрушения кривошипно-шатунной группы привода сшну

Группа изобретений относится к области ранней диагностики отказа элементов кривошипно-шатунной группы (КШГ) станка-качалки. Техническим результатом является предупреждение разрушений привода СШНУ. Способ включает возбуждение электрического стабилизированного тока в узлах КШГ при помощи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002717016
Дата охранного документа: 17.03.2020
09.04.2020
№220.018.138f

Способ периодической эксплуатации нефтяных скважин штанговой насосной установкой в самонастраиваемом режиме

Изобретение относится к области добычи нефти из малодебитных скважин штанговыми насосными установками и, в частности, к способу периодической эксплуатации скважин. Технический результат – обеспечение максимально возможного дебита скважины при одновременном исключении выделения газа и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002718444
Дата охранного документа: 06.04.2020
25.04.2020
№220.018.1929

Способ повышения эффективности работы системы "насос-трубопровод-скважина"

Предложенное изобретение относится к области перекачки (добычи) высоковязких жидкостей, обладающих свойством зависимости эффективной вязкости от скорости перекачки. Техническим результатом является повышение эффективности (коэффициента полезного действия) работы насосного агрегата в системе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002719796
Дата охранного документа: 23.04.2020
+ добавить свой РИД