способ определения крутящего момента от газовых сил

Формула изобретения

Способ определения крутящего момента от газовых сил в объемной машине, заключающийся в том, что удерживают приводной вал от вращения при помощи тормоза с постоянным тормозным моментом, создают давление газа в объемной машине, прикладывают к валу объемной машины момент внешних сил, действующий против момента газовых сил, и увеличивают его до тех пор, пока вал не стронется с места, измеряют величину силы, приложенную к валу в момент страгивания объемной машины, затем прикладывают момент внешних сил в противоположном направлении и увеличивают его, пока вал не стронется с места, также измеряют величину силы в момент страгивания, а крутящий момент от газовых сил определяют как произведение разницы измеренных величин и половины плеча приложения внешней силы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано для определения крутящего момента от газовых сил в объемных машинах.

Известны способы определения крутящего момента машин и механизмов, в которых удерживают приводной вал от вращения при помощи тормоза и определяют суммарный осредненный по углу поворота вала машины крутящий момент данной машины (RU 2052775 C1, опубл. 20.01.1996).

Недостатком известного способа является невозможность определить вклад различных факторов в формирование величины крутящего момента, в частности потерь на трение.

Наиболее близким к предложенному является способ определения крутящего момента в объемной машине, заключающийся в том, что сначала измеряется крутящий момент M₁ на валу с нагрузкой. Затем измеряется крутящий момент М₂ на валу машины без нагрузки. В обоих случаях крутящий момент определяется путем измерения мгновенной величины силы тока, потребляемого электродвигателем. Для точного определения крутящего момента вычисляется разность (M₁-М₂) (JP 2000145667, опубл. 26.05.2005). Данный способ позволяет определить зависимость крутящего момента от угла поворота вала, а также учесть потери на трение в приводе компрессора.

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет учесть потери на трение в механических узлах объемной машины.

Техническим результатом является повышение точности определения крутящего момента путем учета потерь на трение в механических узлах объемной машины.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе определения крутящего момента от газовых сил в объемной машине, заключающемся в том, что удерживают приводной вал от вращения при помощи тормоза с постоянным тормозным моментом, создают давление газа в объемной машине, прикладывают к валу объемной машины момент внешних сил, действующий против момента газовых сил, и увеличивают его до тех пор, пока вал не стронется с места, измеряют величину силы, приложенную к валу в момент страгивания объемной машины, затем прикладывают момент внешних сил в противоположном направлении и увеличивают его, пока вал не стронется с места, также измеряют величину силы в момент страгивания, а крутящий момент от газовых сил определяют как произведение разницы измеренных величин и половины плеча приложения внешней силы.

Момент газовых сил М _гс выражается через силы F₊ и F_- следующим образом:

М₊+М_гс =М_тр и М_--М_гс=М_тр , значит

М_гс=(М_--М₊ )/2,

но М_-=F_-*r и М ₊=F₊*r.

Отсюда М_гс =(F_--F₊)*r/2, где

М _тр - момент сил трения покоя;

М_гс - момент газовых сил;

М₊ - момент от внешней силы, приложенный в направлении действия М_гс ;

М_- - момент от внешней силы, приложенный против действия М_гс;

F₊ - внешняя сила, создающая момент М₊;

r - плечо приложения внешней силы;

F_- - внешняя сила, создающая момент М₊.

Определение крутящего момента от газовых сил повторяют для различных угловых положений приводного вала объемной машины. В результате получают зависимость крутящего момента от газовых сил от угла поворота вала, не искаженную влиянием сил трения в механических узлах машины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1(а) схематично изображен экспериментальный стенд (вид сверху);

- на фиг.1(б) схематично изображен экспериментальный стенд (вид спереди);

- на фиг.2 схематично изображен фрагмент экспериментального стенда (сечение А-А на фиг.1(а)).

На чертежах обозначены:

1 - стойка;

2 - динамометр;

3 - тормозные колодки;

4 - шпильки;

5 - стальная упругая скоба;

6 - нагнетательный штуцер;

7 - спиральная машина;

8 - тяга;

9 - монтажный стол;

10 - устройство «болт-гайка»;

11 - отверстия;

12 - кронштейн;

13, 14 - винты;

15 - стальной шкив:

16 - отверстия с резьбой.

Способ определения крутящего момента осуществляют следующим образом.

Спиральная машина 7 экспериментального стенда (фиг.1(а), (б)) закрепляется фланцем при помощи болтов на стойке 1, которая установлена на монтажном столе 9. Нагнетательный штуцер 6 спиральной машины 7 соединяется с сетью сжатого воздуха при помощи резиновых шлангов (на чертежах не показаны). Давление подаваемого воздуха измеряется при помощи манометра и регулируется при помощи регулировочного вентиля (на чертежах не показаны).

На валу спиральной машины 7 жестко устанавливается стальной шкив 15. Он выполнен ступенчатым и имеет боковую поверхность переменного диаметра. На боковой поверхности меньшего диаметра с равным шагом выполнены отверстия 16 с резьбой, в которые, в зависимости от положения шкива 15, поочередно вворачивается винт 14 для крепления тяги 8, используемой для приложения внешней силы. На одной образующей с отверстиями 16 на равном расстоянии от них выполнены отверстия 11. На стенке стойки 1 устанавливается кронштейн 12, имеющий сквозное отверстие с резьбой, в которое вворачивается винт 13, позволяющий совместно с отверстиями 11 точно позиционировать вал спиральной машины 7 по углу поворота. Боковая поверхность большего диаметра шкива 15 отшлифовывается. К боковой поверхности шкива 15 большего диаметра по поверхности торможения прилегают тормозные колодки 3. Тормозные колодки 3 выполняются из композиционного материала с высокими фрикционными свойствами и закрепляются на стальной упругой скобе 5. Скоба 5 закрепляется на монтажном столе 9. Скоба 5 с тормозными колодками 3 стягивается шпильками 4, что позволяет прижимать колодки 3 к боковой поверхности шкива 15 с определенным усилием торможения.

По обе стороны от тормоза на стенке стойки симметрично устанавливают два натяжных устройства 10 «болт-гайка». Вращением болта 10 прикладывают внешнюю силу, создающую, в свою очередь, крутящий момент. Между болтом 10 и тягой 8 приложения внешней силы для измерения этой силы устанавливают динамометр 2.

На вал объемной машины насаживают тормоз с возможностью регулировки усилия торможения и стабильным коэффициентом трения. На нагнетание объемной машины подают сжатый воздух, при этом вал машины удерживают от вращения при помощи тормоза с постоянным усилием торможения. Затем на плече r к валу объемной машины через динамометр 2 прилагают силу, создающую крутящий момент, совпадающий по направлению с моментом газовых сил М_гс. Эту внешнюю силу постепенно увеличивают до тех пор, пока вал объемной машины не начнет вращаться. Силу, приложенную к валу в момент ее страгивания F₊, измеряют. Затем, не изменяя усилия торможения, при том же давлении воздуха, подаваемого на нагнетание объемной машины, и при том же угловом положении вала на плече r к валу прилагают внешнюю силу, направленную в противоположную сторону. Данную силу также постепенно увеличивают до тех пор, пока не произойдет страгивание. В этот момент силу F_- измеряют.

Момент газовых сил определяют по выражению:

М_гс=(F_--F₊)·r/2