Измерение мощности на гребном валу

В качестве измерительных преобразователей применены четыре индуктивных преобразователя (рис. 20). Преобразователи состоят из двух стальных зубчатых колес, смонтированных на гребном валу, одно из колес 2 неподвижно закреплено на гребном валу, а второе колесо 2   смонтировано на конце разъемной трубы 3 и при деформации материала вала может смещаться относительно первого колеса. Другой конец разъемной трубы жестко закреплен на валу. Таким образом, создана достаточная база (1000 мм), на которой осуществляется измерение крутящего момента. Подвижное зубчатое колесо 2' сопряжено с выточкой на неподвижном колесе с помощью восьми подшипников, кроме того, на каждом колесе установлены подшипники, направляющие несущее кольцо, на котором закреплены четыре индуктивных преобразователя 1, V. Во избежание вращения этих преобразователей и фиксации несущего кольца последнее прикреплено к неподвижному основанию с помощью талрепа 4.

Таким образом, оценка изменения взаимоположения зубчатых колес осуществляется по двум совершенно одинаковым каналам, что позволяет однозначно учитывать изменение фазы при вращении вала. Наличие двух одинаковых преобразователей на каждом из зубчатых колес обеспечивает хорошую балансировку всей системы. Преобразователи имеют первичные обмотки для питания переменным током с частотой 50 Гц и по две вторичные обмотки, в которых формируется напряжение соответствующей фазы при прохождении зубцов подвижных колес мимо магнитной системы прибора.

Рис. 20. Схема торсиометра фирмы «Юнгер Инструмент».

Торсиометры АЕМ-1 изготовляют в двух модификациях для валов диаметром 375—525 мм и для валов диаметром 525—675 мм. Погрешность прибора, по фирменным данным, составляет ±0,5%, однако следует иметь в виду, что при этом не учитывается погрешность регистратора и случайные погрешности измерений. Регистраторы, применяемые фирмой «Юнгер Инструмент», имеют класс точности 1,5. Таким образом, суммарная погрешность измерения существенно выше паспортной.

Несколько вариантов фазометрических торсиометров разработано в СССР. Ниже приводится краткое описание прибора ФТИ-4 [29]. В приборе (рис. 21) применен фотоимпульсный метод измерения сдвига фазы. Данные о величине сдвига фазы, а следовательно, и об угле закручивания материала вала получают путем сравнения информации, поступающей от двух преобразователей, расположенных на гребном валу 1. Преобразователи конструктивно выполнены как система, состоящая из двух растров 2, установленных возле них осветителей 4, кронштейна 6 и фотодиодов 3. Преобразователи расположены вдоль оси вала на некотором расстоянии друг от друга. Система смонтирована так, чтобы между осветителем и фотодиодом можно было установить перфорированную ленту, закрепленную на ободе растра. Лучи света от осветителей при вращении вала перекрываются перемычками между отверстиями перфорированной ленты; в результате ток в цепи фотодиодов будет модулироваться по амплитуде с частотой, соответствующей частоте модуляции луча. Один из преобразователей снабжен регулирующим устройством 5, позволяющим при регулировке сдвига фаз импульсов тока перемещать прибор по касательной к ободу растра. Нуль прибора 7 установлен при сдвиге фаз на 180°.

Рис. 21. Фазометрический торсиометр ФТИ-4.

Импульсы от фотодиодов подаются на усилительно-формирующие каналы измерительной схемы торсиометра, задачей которых является формирование из импульсов произвольной формы прямоугольных импульсов с крутыми передними фронтами, а также обеспечение независимости сдвига по фазе сигналов на выходе схемы от частоты вращения гребного вала.

Сформированные импульсы дифференцируются и по раздельным каналам поступают на триггерную ячейку. Если амплитуды положительных импульсов равны амплитудам отрицательных импульсов, то среднее значение тока в цепи измерительного прибора будет зависеть только от сдвига фаз между импульсами левого и правого преобразователя, т. е. будет пропорционально углу закручивания участка вала на измерительной базе. Максимальное отклонение стрелки прибора при этом условии произойдет от закручивания вала на угол, равный половине шага между отверстиями растров.

Нетрудно показать, что измеряемый угол закручивания вала линейно зависит от числа отверстий z в растре

где t1 и t2 — длительность положительного и отрицательного импульсов; Т — период следования импульсов.

Из формулы (1.34) следует одно из положительных свойств рассматриваемого торсиометра — независимость его показаний от абсолютного значения угловой скорости вращения, так как при разных угловых скоростях отношение [t1—t2]/T остается постоянным.

Все описанные приборы имеют один общий недостаток. Они не позволяют проводить измерения на валу любого судна без специальных мероприятий, связанных либо с конструктивными изменениями в валопроводе, либо с некоторыми изменениями в конструкции самого торсиометра с целью его приспособления к конкретному валу. Кроме того, все эти торсиометры требуют для своей установки значительной базы, что при современном оснащении вала различными устройствами и механизмами не всегда возможно.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10