ПЗ ВКР Михеев (1210472), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Данная работа является наиболеепоздней из рассмотренных, она наиболее полно описывает проблемы механизации завинчивания путевых резьбовых соединений. Энергетическая модель процесса завинчивания напрямую связывает энергию завинчивания скоэффициентами трения в резьбе и по торцу гайки. Инерционно-статическийгайковерт представлен как одномассовая динамическая система, разработанаинженерная методика расчета ее параметров.Приведенный обзор технико-информационных, патентных и исследовательских источников достаточно полно характеризует современное состояние механизированного завинчивания и отвинчивания путевых резьбовыхсоединений, а также практических способов ограничения крутящего момента.Изм.
Лист№ докум.Подп.ДатаВКР 0000.00 ПЗЛист312. ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО НОВОМУ СПОСОБУОГРАНИЧЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА2.1. Измерение крутящих моментовМомент M – физическая величина, выражаемая произведением силы Fна плечо L (момент сил).В случае вращающихся силовых или рабочих машин для других объектов, в которых сила вызывает вращение тела вокруг некоторой точки, говорят о крутящем моменте. Крутящий момент можно обозначать с индексом,например Md.
В этом случае плечом является радиус, на котором действуетсила F:M = F× L или Md = F ×r(2.1)Единицей момента силы в системе СИ является ньютон-метр (Н·м),под которым понимают момент силы, равной 1 Н, относительно точки, расположенной на расстоянии 1 м от линии действия силы.2.1.1. Преобразователи (датчики) крутящего моментаПреобразователи (датчики) крутящего момента, как показывает опыт,часто подвергаются разрушающей перегрузке.
Это объясняется следующим.В зависимости от типа устройства, создающего крутящий момент, среднеезначение этого момента образовано последовательностью импульсных моментов, которые могут значительно превосходить среднее значение. В двигателях внутреннего сгорания вообще имеет место пульсирующий крутящиймомент. В то же время нередко ошибочно при тарировке и испытаниях датчиков крутящего момента используют электродвигатели, создающие постоянный крутящий момент.
Часто не учитывают того, что исследуемая установка представляет собой колебательную систему и что в ней могут возникать крутильные колебания. При переходе через положение резонанса мгно-Изм. Лист№ докум.Подп.ДатаВКР 0000.00 ПЗЛист32венные значения могут во много раз превысить среднее значение крутящегомомента. Преобразователи (датчики), рассчитанные на среднее значение момента, могут не выдержать таких перегрузок, и поэтому их необходимо рассчитывать на максимумы момента.При измерении динамической колебательной характеристики производственного оборудования необходимо проверить, в какой мере преобразователь (датчик) крутящего момента, действующий как торсионная пружина,меняет колебательную характеристику всей установки в целом.Тензорезисторные преобразователи (датчики) крутящего момента.Такие преобразователи находят широкое использование для измерения крутящего момента.
Диапазон измерений серийно выпускаемых тензорезисторных преобразователей крутящего момента составляет от 0 – 0,1 Н·м до 0 – 50кН·м, а в случае необходимости и более.Конструктивное исполнение, основные типы. Важнейшей частью преобразователя (датчика) крутящего момента является, как правило, чувствительный цилиндричес-кий элемент, который под действием приложенного кнему моменту закручивается. Возникающие при этом напряжения сдвига илидеформации служат мерой крутящего момента.
Упомянутые напряжения илидеформации воспринимаются тензорезисторами, которые приклеивают кчувствительному элементу под углом 450 к его продольной оси и включают всхему моста Уитстона. Для передачи питающего напряжения и измерительного сигнала применяют контактные кольца или передачу сигналов без использования контактных колец. На рисунке 2.1 приведена типичная конструкция преобразователя (датчика) крутящего момента с контактнымикольцами.
На суженном участке вала, представляющего собой чувствительный элемент, видны тензорезисторы, расположенные под углом 450. Известносоотно-го вала по-MкLGJ pшение . Поэтому, зная и параметры торсионнолучимMк Изм. Лист№ докум.Подп.ДатаGJ pL const .ВКР 0000.00 ПЗЛист33Рисунок 2.1 -. Конструктивная схема тензорезисторногопреобразователя крутящего моментаИзмеряя углы закручивания, можно определить соответствующее значение Мк. При малых крутящих моментах для получения достаточной деформации диаметр вала должен быть очень малым.
(Для обеспечения необходимой устойчивости в этих случаях применяют чувствительные элементыдругой формы, например в виде клетки, стержни которой работают на изгиб).Односторонне расположение подшипников снижает погрешности от трения.Для вентиляции и охлаждении служит вентилятор. Тензорезисторы соединены с неподвижным корпусом при помощи контактных колец и съемных щеток. Необходимые для измерения мощности параметры скорости и направления вращения могут быть также получены бесконтактным способом.Преобразователи (датчики) крутящего момента с бесконтактной передачей сигналов наиболее эффективны для непрерывного контроля, таккак они работают практически без износа и без обслуживания.
Примером такого преобразователя является преобразователь момента, представленный нарисунке 2.2. Этот преобразователь работает совместно с фотодатчиком ДФ-1,в проеме которого размещаются диски 3 и 4, образующие при увеличениимомента увеличивающиеся по ширине щели и, как следствие, формирующиепри своем вращении в проеме неподвижного фотодатчика последовательности увеличивающихся по длительности импульсов.Изм. Лист№ докум.Подп.ДатаВКР 0000.00 ПЗЛист34А-А-АА32145АРисунок2.2 - КонструкцияпреобразователямоментаРис.12.7- Конструкцияпреобразователяв виде упругоймуфты муфтымоментав виде упругойНа рисунке обозначены: 1, 2 – полумуфты левая и правая; 3, 4 левый иправый диски с выступами, 5 – упругие элементы (пружины). Этот преобразователь крутящего момента содержит полумуфты 1 и 2, неподвижно закрепленные на полумуфтах диски 3 и 4 с радиальными прорезями, упругие элементы 5 (в данном примере – пружины сжатия), размещенные между выступами-кулачками полумуфт.
Диски 3 и 4 имеют возможность поворачиватьсяодин относительно другого, и в исходном их положении радиальные прорезиодного диска перекрыты выступами другого, т.е. эти диски не образуют радиальных щелей. Полумуфты 1 и 2 расположены в непосредственной близости одна от другой так, что закрепленные на полумуфтах диски с радиальными прорезями могут быть размещены в проеме одного и того же фотодатчика. Здесь торсионный вал упразднен и заменен упруго деформируемымиэлементами, связывающими полумуфты в окружном направлении.
Следовательно, рассматриваемый преобразователь фактически представляет собойупругую муфту, позволяющую помимо своей основной функции вести измерение передаваемого момента.Работает преобразователь крутящего момента следующим образом. Привращении вала, на котором измеряется момент, вращаются диски 3 и 4, размещенные в проеме фотодатчика. Если момент на валу отсутствует, то дискиИзм. Лист№ докум.Подп.ДатаВКР 0000.00 ПЗЛист353 и 4 перекрывают световой пучок фотодатчика, и на выходе этого фотодатчика сигнал отсутствует. С появлением крутящего момента пружины 5 деформируются, полумуфты 1 и 2 поворачиваются на некоторый угол одна относительно другой, получают угловое смещение диски 3 и 4, в результате чего образуются радиальные щели, и при перемещении дисков в проеме фотодатчика последний генерирует импульсы, длительность которых пропорциональна ширине радиальных щелей, образованных дисками 3 и 4, а следовательно величине момента.
При увеличении момента на валу ширина радиальных щелей, образованных дисками 3 и 4, увеличивается, а потому увеличивается длительность генерируемых фотодатчиком импульсов.Таким образом, углы относительного поворота полумуфт 1 и 2, пропорциональные крутящему моменту, преобразуются в электрические сигналыпреобразователя, которые регистрируются, и по их значениям определяютсясоответствующие величины измеряемых моментов.Индуктивные преобразователи (датчики) крутящего момента.
Индуктивные преобразователи (датчики) крутящего момента принципиальномогут быть применены в тех же областях, что и тензорезисторные преобразователи. Однако они отличаются повышенной чувствительностью: диапазонизмерений находится в пределах от 0 – 0,1 Н·см до 0 – 100 кН·м.Основным элементом индуктивных преобразователей (датчиков) крутящего момента является торсионный стержень, закручивание которого воспринимается индуктивным преобразователем. При этом либо втяжной якорьперемещается в катушках, что вызывает разбаланс мостовой схемы, либо катушки в трансформаторной схеме перемещаются одна относительно другой.В обоих случаях на выходе системы обмоток появляется напряжение, пропорциональное закручиванию стержня, а следовательно, и крутящему моменту.Так как индуктивные преобразователи (датчики) крутящего моментадолжны работать на несущей частоте, то и в данном случае имеется возможность бесконтактного подвода и регистрации напряжения.Изм. Лист№ докум.Подп.ДатаВКР 0000.00 ПЗЛист36Струнные преобразователи (датчики) крутящего момента.
Методизмерения, положенный в основу струнного тензометра, может быть использован и для измерения крутящих моментов.Струнные преобразователи (датчики) крутящего момента выпускаютсерийно для установки на валах диаметром от 50 до 750 мм. В зависимостиот производственных условий это примерно соответствует диапазонам измерения крутящих моментов от 0 – 100 Н·м до 0 – 5 МН·м. Максимальная частота вращения составляет 1500 об/мин для валов малого диаметра и снижается максимум до 150 об/мин для валов большого диаметра.Класс точности самого измерительного устройства 0,5 – 1 %. Если статическая юстировка невозможна, то отклонения от положенных в основурасчетных данных могут привести к дополнительной погрешности.Струнные преобразователи крутящего момента состоят из двух колец,закрепляемых на валу на заданном расстоянии одно от другого, и двух натянутых между ними ферромагнитных проволок – струны.
При нагружении вала кольца хотя и незначительно, но пропорционально приложенному крутящему моменту скручиваются одно относительного другого. В результате механическое напряжение, а следовательно, и частота одной из струн повышается, а другой – понижается. Изменение частоты колебания струны, вызванное нагружением вала, служит мерой приложенного к нему крутящего момента.Пьезоэлектрические преобразователи (датчики) крутящего момента. Пьезоэлектрический эффект используется для измерения крутящего момента только применительно к измерительной платформе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
