CN102829909A

CN102829909A - 双量程扭矩传感器

Info

Publication number: CN102829909A
Application number: CN2012103555864A
Authority: CN
Inventors: 张立鸿; 丁宝平; 李宸巍
Original assignee: Beijing Create-Strong Measurement And Control Tech Co ltd
Current assignee: Beijing Create-Strong Measurement And Control Tech Co ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明涉及一种采用应变片测量扭矩的双量程扭矩传感器。本发明双量程扭矩传感器，包括第一限制器、第二限制器、至少一个片状弹性体和柱状弹性体，第一限制器的右端与每个片状弹性体的左端均连接，每个片状弹性体的右端均通过第一连接部与柱状弹性体的左端连接，柱状弹性体的右端连接有右连接轴，第一限制器的左端固定连接有左连接轴，第二限制器固定地套装于第一连接部，每个片状弹性体均位于第二限制器的内孔中，第二限制器左端设置有凹齿，第一限制器的右端设置有凸齿，凸齿位于凹齿内，凹齿和凸齿之间存在周向间隙d，每个片状弹性体和柱状弹性体的表面均粘贴有应变片。本传感器在一次测量中，既能够测量小扭矩，又能够测量大扭矩。

Description

双量程扭矩传感器

技术领域

本发明涉及一种扭矩传感器，特别是涉及一种采用应变片测量扭矩的双量程扭矩传感器。

背景技术

扭矩传感器是扭矩测量和校准装置中的关键部件，扭矩传感器广泛用于电动机、发电机等旋转动力设备输出扭矩的检测，以及风机、水泵、扭力扳手等扭矩的检测，现有的扭矩传感器，如中国专利CN 101762349A公开的扭矩传感器，是在壳体内设置弹性体，在弹性体的圆柱表面粘贴有应变片，通过应变片检测弹性体的变形，测得该弹性体受扭的电信号，从而得到扭矩值，但是，现有的扭矩传感器如果采用小扭矩弹性体检测扭矩时，就只能测量较小的扭矩，在这种情况下，如果小扭矩弹性体受到较大的扭矩，小扭矩弹性体则会变形过大而损坏，为了测量较大的扭矩，扭矩传感器则需采用大扭矩弹性体，此时，扭矩传感器能够测量较大的扭矩值，但是，对于小扭矩又不能够测量。因此，对于需要同时即测量小扭矩，又测量大扭矩的情况，现有的扭矩传感器就很难满足要求了。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、操作简便的双量程扭矩传感器，在一次测量中，既能够测量小扭矩，又能够测量大扭矩。

本发明双量程扭矩传感器，包括第一限制器、第二限制器、至少一个片状弹性体和柱状弹性体，第一限制器的右端与每个片状弹性体的左端均固定连接，每个片状弹性体的右端均通过第一连接部与柱状弹性体的左端固定连接，柱状弹性体的右端固定连接有右连接轴，第一限制器的左端固定连接有左连接轴，第二限制器开设有内孔，第二限制器固定地套装在第一连接部上，每个片状弹性体均位于第二限制器的内孔中，第二限制器的左端设置有至少一个凹齿或凸齿，第一限制器的右端设置有至少一个凸齿或凹齿，凸齿位于凹齿内，凹齿和凸齿之间存在周向间隙d，每个片状弹性体和柱状弹性体的表面均粘贴有应变片。

本发明双量程扭矩传感器，其中所述片状弹性体的数量为4个，4个片状弹性体围绕弹性体的轴线均匀分布。通过设置四个片状弹性体，片状弹性体两两之间相差90度，能够对传感器的自重有较好的支撑能力，从而使扭矩传感器既可竖直使用，也可水平使用。

本发明双量程扭矩传感器，其中所述每个片状弹性体的垂直于柱状弹性体的轴线的截面的形状为矩形。将片状传感器的截面设置为矩形，能够使传感器对自重有更好的支撑能力。

本发明双量程扭矩传感器，其中所述凹齿和凸齿的形状为矩形、齿形、半圆形、三角形或者梯形。

本发明双量程扭矩传感器，其中所述右连接轴上滑动的套装有壳体，壳体的左端与第二限制器之间存在间隙，柱状弹性体位于壳体内。

本发明双量程扭矩传感器与现有技术不同之处在于本发明通过设置片状弹性体和柱状弹性体，柱状弹性体和片状弹性体上均粘贴有应变片，其中柱状弹性体为大扭矩弹性体，用于测量大扭矩，片状弹性体为小扭矩弹性体，用于测量小扭矩，在第二限制器的左端与第一限制器的右端通过凹齿和凸齿卡合连接，当测量扭矩时，左连接轴受到较小的扭矩作用，扭矩通过第一限制器作用于片状弹性体，片状弹性体发生变形，通过粘贴在片状弹性体上的应变片即可测得此时的较小的扭矩值，随着输入的扭矩逐渐增大，片状弹性体继续变形，此时，第一限位器和第二限位器上的凹齿和凸齿之间的一侧的侧向间隙d逐渐变小，当间隙d的大小为零时，输入的扭矩通过第一限位器和第二限位器传递到柱状弹性体，片状弹性体不再发生变形，防止扭矩继续增大而损坏片状弹性体，随着输入扭矩的增大，柱状弹性体发生变形，粘贴在柱状弹性体上的应变片即可测得此时的较大的扭矩，因此，本双量程扭矩传感器在一次测量中，既能够测量小扭矩，又能够测量大扭矩。

下面结合附图对本发明的双量程扭矩传感器作进一步说明。

附图说明

图1为本发明双量程扭矩传感器的主视剖视图；

图2为本发明双量程扭矩传感器的主视图；

图3为图1中沿AA方向的剖视图；

图4为图1中沿B-B方向的剖视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明双量程扭矩传感器包括第一限制器1、第二限制器2、四个片状弹性体3和柱状弹性体4。第一限制器1通过第二连接部5与每个片状弹性体3的左端均固定连接，本实施例中，第一限制器1呈圆盘形，第一限制器1的中部开设有孔，在第一限制器1的孔内均布有8个矩形通槽，第一限制器1套装在第二连接部5上，在第二连接部5的外圆周面上设置有与矩形通槽配合的8个矩形键，通过矩形槽与矩形键卡合，使第一限制器1与第二连接部5轴向、周向均固定，四个片状弹性体3的左端均固定连接在第二连接部5的右端。四个片状弹性体3的右端均通过第一连接部6与柱状弹性体4的左端固定连接，结合图3所示，4个片状弹性体3围绕柱状弹性体4的轴线均匀分布，每个片状弹性体3的垂直于柱状弹性体4的轴线的截面的形状为矩形。柱状弹性体4的右端固定连接有右连接轴8，第二连接部5的左端固定连接有左连接轴7，其中左连接轴7、柱状弹性体4、右连接轴8均同轴。第二限制器2开设有内孔，结合图4所示，第二限制器2的内孔上也均布有8个矩形通槽9，第一连接部6的外圆周面上设置有与矩形通槽配合的8个矩形键10，第二限制器2固定地套装在第一连接部6上，通过矩形通槽9与矩形键10卡合，实现第二限制器2与第一连接部6的轴向、周向固定。四个片状弹性体3均位于第二限制器2的内孔中。每个片状弹性体3和柱状弹性体4的表面均粘贴有应变片。

结合图2所示，第二限制器2的左端设置有四个凹齿11，第一限制器1的右端设置有四个凸齿12，每个凸齿12位于一个凹齿11内，本实施例中凸齿12设置于第一限制器1上，凹齿11开设于第二限制器2上，当然也可以将凸齿12设置于第二限制器2上，凹齿11开设于第一限制器1上。其中凹齿11和凸齿12的形状为矩形，当然也可以为齿形、半圆形、三角形或者梯形。每个凹齿11和凸齿12之间存在周向间隙d，其中周向间隙是指沿第一限制器1或第二限制器2圆周方向的间隙，间隙值d的大小根据片状弹性体3的最大可变形量设定。

在右连接轴8上滑动的套装有壳体13，右连接轴8与壳体13之间通过轴承连接。壳体13的左端与第二限制器2之间存在间隙，柱状弹性体4位于壳体13内。在壳体13内还安装有导电滑环，通过导电滑环将应变片检测到的信号输出到设置于壳体的插座部位，使得本传感器在检测扭矩时，壳体不转动，方便固定。在第一连接部6上有穿线孔20，便于每个片状弹性体3上的应变片的连线汇聚到柱状弹性体4位置，便于将片状弹性体3和柱状弹性体4的应变片的信号通过导电滑环输出。

本实施例中的片状弹性体和柱状弹性体可采用金属材料，如合金钢制作，也可采用高强度的非金属材料制作。本实施例中采用了4个片状弹性体对称均布，当然也可以采用1个、2个、3个或多个片状弹性体。

本双量程传感器可用于进行某一试件的扭矩测量，能从很小的扭矩开始直到大扭矩，大小扭矩测量分两部分，分别由片状弹性体和柱状弹性体上的应变片组件检测后传出，通过测量仪表显示，也可用过仪表分段显示，实现不间断的由极小到较大的扭矩测量。本双量程扭矩传感器大小扭矩量程可相差非常悬殊，根据需要，相差可超过十倍，可通过设置片状弹性体能测量的最大扭矩值为柱状弹性体能够测量的最大扭矩值的十分之一甚至更小来实现。通过设置第一限制器和第二限制器的凹齿和凸齿之间的侧向间隙d，能够控制旋转角度变形量，当扭矩大到一定程度，随着扭转变形角度的增加，凹齿和凸齿侧向互相接触，d值为零，使得片状弹性体停止变形，不至于扭矩增加继续变形而损坏，较大的扭矩由柱状弹性体测得。本双量程扭矩传感器也可以正反转使用。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种双量程扭矩传感器，其特征在于：包括第一限制器（1）、第二限制器（2）、至少一个片状弹性体（3）和柱状弹性体（4），所述第一限制器（1）的右端与每个片状弹性体（3）的左端均固定连接，每个片状弹性体（3）的右端均通过第一连接部（6）与柱状弹性体（4）的左端固定连接，柱状弹性体（4）的右端固定连接有右连接轴（8），第一限制器（1）的左端固定连接有左连接轴（7），所述第二限制器（2）开设有内孔，所述第二限制器（2）固定地套装在第一连接部（6）上，每个所述片状弹性体（3）均位于第二限制器（2）的内孔中，所述第二限制器（2）的左端设置有至少一个凹齿或凸齿，第一限制器（1）的右端设置有至少一个凸齿或凹齿，所述凸齿位于凹齿内，所述凹齿和凸齿之间存在周向间隙d，所述每个片状弹性体（3）和柱状弹性体（4）的表面均粘贴有应变片。

2.根据权利要求1所述的双量程扭矩传感器，其特征在于：所述片状弹性体（3）的数量为4个，4个片状弹性体（3）围绕柱状弹性体（4）的轴线均匀分布。

3.根据权利要求1所述的双量程扭矩传感器，其特征在于：每个所述片状弹性体（3）的垂直于柱状弹性体（4）的轴线的截面的形状为矩形。

4.根据权利要求1所述的双量程扭矩传感器，其特征在于：所述凹齿和凸齿的形状为矩形、齿形、半圆形、三角形或者梯形。

5.根据权利要求1所述的双量程扭矩传感器，其特征在于：所述右连接轴（8）上滑动的套装有壳体（13），所述壳体（13）的左端与第二限制器（2）之间存在间隙，所述柱状弹性体（4）位于壳体（13）内。