CN103364115B - 一种拉力与扭矩复合型测量装置 - Google Patents

一种拉力与扭矩复合型测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种拉力与扭矩复合型测量装置，它包括设置在承载梁通孔内的主轴，设置在承载梁的上端面并套在主轴上的预紧力轴承，固定在承载梁的下端面并套在主轴上的上端盘，在上端盘下方的主轴上依次套接推力轴承、轴承托盘、压力传感器、承载螺母和防转动螺母，扭矩传感器的上端与防转动螺母固定，扭矩传感器的下端设置下端盘，在下端盘上设置扭矩传感器夹具；所述支撑杆通过螺钉固定在上端盘与下端盘之间；所述数据采集处理器通过数据线分别连接压力传感器和扭矩传感器。本发明将压力传感器和扭矩传感器集成在主轴上，既可以进行拉力扭矩复合载荷测量，也可以测量纯拉力或纯扭矩，结构简单、成本较低、测量精度高、安装与维护方便。

Description

一种拉力与扭矩复合型测量装置
技术领域
本发明涉及测力技术领域，是一种既可以测量拉力与扭矩复合载荷，又能够测量拉力或扭矩单一载荷的装置，尤其适用于轴向载荷下拉力与扭矩共存的试件,比如绳索、电缆等。
背景技术
工程实际中，如绳索、电缆类试件在轴向载荷下产生拉力与扭矩并存的特征，为了掌握拉扭复合载荷，需要同时测量试件承受的拉力与扭矩。目前，测量拉力与扭矩载荷的方式往往是采用复合型拉扭传感器，但是复合型拉扭传感器校核困难、价格昂贵、使用条件要求高，对于一些普通数据的采集不经济。目前尚没有十分可行的、兼顾精度与经济性的拉扭复合载荷测量方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种简易可靠、易于安装和维护的拉力与扭矩复合型测量装置，在考虑经济性的同时保证测量精度。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种拉力与扭矩复合型测量装置，它包括固定试件的主轴、预紧力轴承、上端盘、支撑杆、下端盘、推力轴承、轴承托盘、压力传感器、承载螺母、防转动螺母、扭矩传感器、扭矩传感器夹具、数据采集处理器和承载梁；所述主轴设置在固定的承载梁的通孔内，预紧力轴承设置在承载梁的上端面并套在主轴上，上端盘固定在承载梁的下端面并套在主轴上，在上端盘下方的主轴上依次套接推力轴承、轴承托盘、压力传感器、承载螺母和防转动螺母；所述扭矩传感器的上端与防转动螺母固定，扭矩传感器的下端设置下端盘，在下端盘上设置扭矩传感器夹具；所述支撑杆通过螺钉固定在上端盘与下端盘之间；所述数据采集处理器通过数据线分别连接压力传感器和扭矩传感器。
在本发明中，进一步的，所述的上端盘的内侧通过螺钉固定在承载梁的下端面，上端盘的外侧通过螺钉与支撑杆的上端固定；所述的下端盘的外侧通过螺钉与支撑杆的下端固定。
在本发明中，进一步的，所述的承载螺母与防转动螺母的螺纹旋向相反。
在本发明中，进一步的，所述承载螺母、防转动螺母和扭矩传感器的上端通过防转动螺栓固定在一起。
在本发明中，进一步的，所述扭矩传感器夹具包括一对支撑块、一对夹紧板和一对夹紧螺栓，所述支撑块固定在下端盘的上端面，夹紧板设置在支撑块的两侧，夹紧板与支撑块之间形成容纳扭矩传感器的下端的空间，夹紧螺栓穿设于夹紧板和支撑块上，通过夹紧螺栓调整一对夹紧板之间的间隙大小。
有益效果：本发明所述的拉力与扭矩复合型测量装置，将压力传感器和扭矩传感器集成在主轴上，既可以进行拉力与扭矩复合载荷型测量，也可以测量纯拉力或纯扭矩，同时不会造成拉力传感器承受扭矩、扭矩传感器承受拉力的现象，其结构简单、成本较低、测量精度高、安装与维护方便。
附图说明
图1为本发明所述的拉力与扭矩复合型测量装置示意图；
图2是本发明所述的扭矩传感器夹具正视图；
图3是本发明所述的扭矩传感器夹具俯视图；
图4是图3的部分剖视图。
图中：1、主轴，2、预紧力轴承，4、推力轴承，5、轴承托盘，6、压力传感器，7、承载螺母，8、防转动螺母，9、防转动螺栓，10、扭矩传感器，11、扭矩传感器夹具，12、数据采集处理器；13、承载梁，3-1、上端盘，3-2、支撑杆，3-3、下端盘；11-1、支撑块，11-2、夹紧板，11-3、夹紧螺栓。
具体实施方式：
如图1至4所示，本发明的拉力与扭矩复合型测量装置包括固定试件的主轴1、预紧力轴承2、上端盘3-1、支撑杆3-2、下端盘3-3、推力轴承4、轴承托盘5、压力传感器6、承载螺母7、防转动螺母8、扭矩传感器10、扭矩传感器夹具11、数据采集处理器12和承载梁13。
主轴1设置在固定的承载梁13的通孔内。预紧力轴承2设置在承载梁13的上端面并套在主轴1上。在上端盘3-1的内侧和外侧分别开设螺栓孔，上端盘3-1的内侧通过螺栓与承载梁13的下端面固定，同时上端盘3-1也套在主轴1上。在上端盘3-1下方的主轴1上依次套接推力轴承4、轴承托盘5、压力传感器6、承载螺母7和防转动螺母8，其中承载螺母7与防转动螺母8的螺纹旋向相反，防转动螺母8可以防止承载螺母7与主轴1产生相对转动。在承载螺母7、防转动螺母8和扭矩传感器10的上端开设有相互导通的螺栓孔，承载螺母7、防转动螺母8和扭矩传感器10的上端通过防转动螺栓9固定在一起。扭矩传感器10的下端设置下端盘3-3，下端盘3-3上设置扭矩传感器夹具11。扭矩传感器夹具11包括一对支撑块11-1、一对夹紧板11-2和一对夹紧螺栓11-3，支撑块11-1固定在下端盘3-3的上端面，夹紧板11-2设置在支撑块11-1的两侧，夹紧板11-2与支撑块11-1之间形成容纳扭矩传感器10的下端的空间，夹紧螺栓11-3穿设于夹紧板11-2和支撑块11-1上，通过夹紧螺栓11-3调整一对夹紧板11-2之间的间隙大小，进而将矩传感器10的下端加紧，防止扭矩传感器10产生旋转位移。支撑杆3-2设置在上端盘3-1与下端盘3-3之间，上端盘3-1的外侧通过螺栓与支撑杆3-2的上端固定，下端盘3-3的外侧通过螺栓与支撑杆3-2的下端固定。数据采集、处理器12通过数据线分别连接压力传感器6和扭矩传感器10。
进行拉力与扭矩复合型测量的方法是：
1）测量拉力或扭矩或拉力与扭矩复合载荷前，通过拧紧承载螺母7给压力传感器6一个预紧力使整个测量装置结构连接稳定，通过数据采集处理器12对压力传感器6产生的数据信号进行采集和处理，测量出预紧拉力F1；
2）当设置在主轴1上的试件仅施加拉力载荷进行拉力测量时，拧紧在主轴1上的承载螺母7将主轴1受到的拉力传递到压力传感器6，通过数据采集处理器12对压力传感器6产生的数据信号进行采集和处理，测量出拉力F2，从而确定主轴1承受的拉力F=F2-F1；
3）当设置在主轴1上的试件仅施加扭矩载荷进行扭矩测量时，拧紧在主轴1上的承载螺母7与防转动螺母8通过防转动螺栓9将扭矩传递给扭矩传感器10的上部，扭矩传感器10的下部由扭矩传感器夹具11约束，通过数据采集处理器12对扭矩传感器10产生的数据信号进行采集和处理，测量出主轴1承受的扭矩；
4）当设置在主轴1上的试件施加拉力与扭矩复合载荷进行复合测量时，拧紧在主轴1上的承载螺母7将主轴1受到的拉力传递到压力传感器6，与此同时，承载螺母7与防转动螺母8通过防转动螺栓9将扭矩传递给扭矩传感器10，通过数据采集处理器12对压力传感器6、扭矩传感器10产生的数据信号进行采集和处理，测量出主轴1承受的拉力F2与扭矩复合载荷，确定主轴1承受的拉力F=F2-F1和扭矩，此时拉力传感器不承受扭矩，扭矩传感器不承受拉力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种拉力与扭矩复合型测量装置，其特征在于：它包括固定试件的主轴(1)、预紧力轴承(2)、上端盘(3-1)、支撑杆(3-2)、下端盘(3-3)、推力轴承(4)、轴承托盘(5)、压力传感器(6)、承载螺母(7)、防转动螺母(8)、扭矩传感器(10)、扭矩传感器夹具(11)、数据采集处理器(12)和承载梁(13)；所述主轴(1)设置在固定的承载梁(13)的通孔内，预紧力轴承(2)设置在承载梁(13)的上端面并套在主轴(1)上，上端盘(3-1)固定在承载梁(13)的下端面并套在主轴(1)上，在上端盘(3-1)下方的主轴(1)上依次套接推力轴承(4)、轴承托盘(5)、压力传感器(6)、承载螺母(7)和防转动螺母(8)，所述的承载螺母(7)与防转动螺母(8)的螺纹旋向相反；所述扭矩传感器(10)的上端与防转动螺母(8)固定，承载螺母(7)、防转动螺母(8)和扭矩传感器(10)的上端通过防转动螺栓(9)固定在一起，扭矩传感器(10)的下端设置下端盘(3-3)，在下端盘(3-3)上设置扭矩传感器夹具(11)；所述支撑杆(3-2)通过螺钉固定在上端盘(3-1)与下端盘(3-3)之间；所述数据采集处理器(12)通过数据线分别连接压力传感器(6)和扭矩传感器(10)。
2.根据权利要求1所述的一种拉力与扭矩复合型测量装置，其特征在于：所述的上端盘(3-1)的内侧通过螺钉固定在承载梁(13)的下端面，上端盘(3-1)的外侧通过螺钉与支撑杆(3-2)的上端固定；所述的下端盘(3-3)的外侧通过螺钉与支撑杆(3-2)的下端固定。
3.根据权利要求1所述的一种拉力与扭矩复合型测量装置，其特征在于：所述扭矩传感器夹具(11)包括一对支撑块(11-1)、一对夹紧板(11-2)和一对夹紧螺栓(11-3)，所述支撑块(11-1)固定在下端盘(3-3)的上端面，夹紧板(11-2)设置在支撑块(11-1)的两侧，夹紧板(11-2)与支撑块(11-1)之间形成容纳扭矩传感器(10)的下端的空间，夹紧螺栓(11-3)穿设于夹紧板(11-2)和支撑块(11-1)上，通过夹紧螺栓(11-3)调整一对夹紧板(11-2)之间的间隙大小。
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