|
DOI: 10.14489/td.2022.07.pp.032-041
Ванягин А. В., Гордеев Б. А., Охулков С. Н., Ермолаев А. И.
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ КАЧАЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ В ВЫХОДНЫХ СХЕМАХ МАГНИТОУПРУГИХ ДАТЧИКОВ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА
(с. 32-41)
Аннотация. Для автоматизации работы силовых установок транспортных средств и обрабатывающих центров необходима разработка надежных методов и средств измерения основных параметров, характеризующих их работу: крутящего момента, мощности на валу, осевого усилия вала и т.д. Высокой эксплуатационной пригодностью отличаются бесконтактные магнитоупругие преобразователи крутящего момента, измерительные схемы которых, однако, морально устарели и не удовлетворяют повысившимся требованиям к точности измерений. Приведена конструкция и описан принцип работы бесконтактного магнитоупругого преобразователя крутящего момента, приведено сравнение существующих измерительных схем. Предложено новое техническое решение для измерения крутящего момента, реализованное на базе измерителя фазовых сдвигов с широкополосной частотной модуляцией генераторов качающейся частоты. Результаты испытаний прототипа новой измерительной схемы продемонстрировали высокую точность и чувствительность по сравнению с традиционными измерительными схемами. Новая измерительная схема маловосприимчива к погрешностям электрических параметров электронных компонентов.
Ключевые слова: упругий вал, крутящий момент, деформация кручения, бесконтактные магнитоупругие преобразователи, измерительные выходные схемы, широкополосная частотная модуляция, генератор качающейся частоты.
Vanyagin A. V., Gordeev B. A., Okhulkov S. N., Ermolaev A. I.
HIGH-FREQUENCY OSCILLATORS OF SWINGING FREQUENCY IN THE OUTPUT CIRCUITS OF MAGNETOELASTIC TORQUE SENSORS
(pp. 32-41)
Abstract. To automate the operation of power units of vehicles and machining centers, it is necessary to develop reliable methods and means of measuring the main parameters characterizing their operation: torque, shaft power, axial shaft force, etc. Contactless magnetoelastic torque sensors are distinguished by high operational suitability, the measuring circuits of which, however, are obsolete and do not meet the increased requirements for measurement accuracy. The paper presents the design and describes the principle of operation of a contactless magnetoelastic torque sensor, a comparison of existing measuring circuits is given. The authors proposed a new technical solution for measuring torque, implemented on the basis of a phase shift meter with broadband frequency modulation of oscillators of swinging frequency. The test results of the prototype of the new measuring circuit demonstrated high accuracy and sensitivity compared to traditional measuring circuits. The new measuring circuit is not susceptible to errors in the electrical parameters of electronic components.
Keywords: elastic shaft, torque, torsion deformation, contactless magnetoelastic sensors, measuring output circuits, broadband frequency modulation, swinging frequency oscillator.
А. В. Ванягин (ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН», Нижний Новгород, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Б. А. Гордеев, С. Н. Охулков, А. И. Ермолаев (Институт проблем машиностроения РАН, Филиал ФГБНУ «ФИЦ ИПФ РАН», Нижний Новгород, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. V. Vanyagin (Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, N. Novgorod, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
B. A. Gordeev, S. N. Okhulkov, A. I. Ermolaev (Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, N. Novgorod, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Шишмарев В. Ю. Технические измерения и приборы: учеб. для вузов. М.: Юрайт, 2021. 377 с.
2. Зудин В. Л., Жуков Ю. П., Маланов А. Г. Датчики: измерения перемещений, деформаций и усилий: учеб. пособие для вузов. 2-е изд. М.: Юрайт, 2020. 199 с.
3. Левинтов С. Д., Борисов А. М. Бесконтактные магнитоупругие датчики крутящего момента. М.: Энергоатомиздат, 1984. 88 с.
4. Гордеев Б. А., Охулков С. Н., Плехов А. С. и др. Частотный метод измерения крутящего момента вращающихся валов // Вестник машиностроения. 2015. № 2. С. 3 – 7.
5. Пат. на изобр. РФ 2196309. G 01 L 3/00. Способ определения крутящего момента / Е. Н. Охулков, С. Н. Охулков; заявка № 2000110472; опубл. 24.04.2004 г.
6. Гордеев Б. А., Охулков С. Н., Кралин А. А., Ермолаев А. И. Измерение пиковых значений переменных напряжений измерительных обмоток магнитоупругих датчиков крутящего момента с помощью широкополосной частотной модуляции генераторов качающейся частоты // Интеллектуальная электротехника. 2019. № 4. С. 100 – 111.
7. Гордеев Б. А., Охулков С. Н., Дарьенков А. Б. и др. Способы снижения погрешностей магнитоупругих датчиков крутящего момента вращающихся валов машин // Прикладная механика и технологии машиностроения: сб. науч. тр. 2014. № 1(23). С. 142 – 167.
8. Викторов В. А., Лункин Б. В., Совлуков А. С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоиздат, 1989. 208 с.
9. Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника / под ред. Ю. А. Лурье. М.: Мир, 1990. 256 с.
10. Шустов М. А. Практическая схемотехника. М.: Альтекс-А, 2003. 351 с.
11. Амелина М. А. Моделирование усилительных каскадов на биполярных и полевых транзисторах: метод. указания к лаб. раб. Смоленск: Филиал ГОУ ВПО «МЭИ (ТУ)», 2005. 56 с.
12. Сапожников Д. В. Методика расчета линии задержки частотного дискриминатора // Россия молодая: Сер. Передовые технологии – в промышленность. 2017. № 1. С. 280 – 282.
1. Shishmarev V. Yu. (2021). Technical measurements and devices: textbook for universities. Moscow: Yurayt. [in Russian language]
2. Zudin V. L., Zhukov Yu. P., Malanov A. G. (2020). Sensors: measurements of displacements, deformations and forces: a textbook for universities. 2nd ed. Moscow: Yurayt. [in Russian language]
3. Levintov S. D., Borisov A. M. (1984). Noncontact magnetoelastic torque sensors. Moscow: Energoatomizdat. [in Russian language]
4. Gordeev B. A., Ohulkov S. N., Plekhov A. S. et al. (2015). Frequency method for measuring the torque of rotating. Vestnik mashinostroeniya, (2), pp. 3 – 7. [in Russian language]
5. Ohulkov E. N., Ohulkov S. N. Torque detection method. Invention Patent No. 2196309. Russian Federation. [in Russian language]
6. Gordeev B. A., Ohulkov S. N., Kralin A. A., Ermolaev A. I. (2019). Measurement of peak values of alternating voltages of measuring windings of magnetoelastic torque sensors using broadband frequency modulation of swept frequency generators. Intellektual'naya elektrotekhnika, (4), pp. 100 – 111. [in Russian language]
7. Gordeev B. A., Ohulkov S. N., Dar'enkov A. B. et al. (2014). Methods for Reducing Errors in Magnetoelastic Torque Sensors of Rotating Machine Shafts. Prikladnaya mekhanika i tekhnologii mashinostroeniya: sbornik nauchnyh trudov, 23(1), pp. 142 – 167. [in Russian language]
8. Viktorov V. A., Lunkin B. V., Sovlukov A. S. (1989). Radio wave measurements of parameters of technological processes. Moscow: Energoizdat. [in Russian language]
9. Lur'e Yu. A. (Ed.), Red E. (1990). Reference manual for high-frequency circuitry: Circuits, blocks, 50-ohm technique. Moscow: Mir.
10. Shustov M. A. (2003). Practical circuitry. Moscow: Al'teks-A. [in Russian language]
11. Amelina M. A. (2005). Modeling of amplifying cascades on bipolar and fieldeffect transistors: guidelines for laboratory work. Smolensk: Filial GOU VPO «MEI (TU)». [in Russian language]
12. Sapozhnikov D. V. (2017). Method for calculating the delay line of the frequency discriminator. Rossiya molodaya: Seriya: Peredovye tekhnologii – v promyshlennost', (1), pp. 280 – 282. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2022.07.pp.032-041
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2022.07.pp.032-041
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»