CN104713678A - 一种压磁式动态转矩传感器加载试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压磁式动态转矩传感器加载试验台，包括控制台、交流变频器、交流变频调速电机、传动轴、减速器、试验样轴、定位机构、交流伺服电机、温控箱、基准转矩传感器、磁粉制动器和负载控制器，所述试验样轴设置在温控箱内，两所述传动轴分别穿过温控箱侧壁与试验样轴的左右两侧固定相连，交流变频调速电机的转轴通过减速器与左侧传动轴相连，磁粉制动器与右侧传动轴相连，定位机构套设在试验样轴上，并与交流伺服电机的转轴相连，所述交流变频器、基准转矩传感器和负载控制器分别对应设置在交流变频调速电机、传动轴和磁粉制动器上，且交流变频器、基准转矩传感器和负载控制器的信号端分别与控制台的控制端对应连接。

Description

一种压磁式动态转矩传感器加载试验台

  

技术领域：

本发明涉及一种压磁式动态转矩传感器加载试验台。

背景技术：

转矩传感器广泛应用于汽车、拖拉机、工程矿山机械、铁路机车、船泊机械以及各类旋转动力设备的传动转矩和功率测量。转矩传感器的类型很多，但压磁式动态转矩传感器因具有不介入传动传动轴、不接触轴表面、输出功率大、抗干扰能力强、结构简单、使用便捷等特点而备受关注，是一种很有发展前景的新型转矩传感器。但目前有关温度变化、非接触间隙、励磁磁场等因素对这种传感器测量精确度和灵敏度的影响研究还很少，不足于支撑其大规模的工业应用。

发明内容：

本发明目的在于解决上述现有技术存在的不足而提供一种压磁式动态转矩传感器加载试验台。

本发明所采用的技术方案有：

一种压磁式动态转矩传感器加载试验台，包括控制台、交流变频器、交流变频调速电机、传动轴、减速器、试验样轴、定位机构、交流伺服电机、温控箱、基准转矩传感器、磁粉制动器和负载控制器，所述试验样轴设置在温控箱内，两所述传动轴分别穿过温控箱侧壁与试验样轴的左右两侧固定相连，交流变频调速电机的转轴通过减速器与左侧传动轴相连，磁粉制动器与右侧传动轴相连，定位机构套设在试验样轴上，并与交流伺服电机的转轴相连，所述交流变频器、基准转矩传感器和负载控制器分别对应设置在交流变频调速电机、传动轴和磁粉制动器上，且交流变频器、基准转矩传感器和负载控制器的信号端分别与控制台的控制端对应连接。

进一步地，所述定位机构包括环形壳体、传动盘、螺旋滑轨、滑块、传感器探头、夹持爪、电涡流位移传感器和支撑杆，所述环形壳体和传动盘套设在试验样轴上，传动盘转动设置在环形壳体上，螺旋滑轨设置在传动盘上，四组滑块一端与螺旋滑轨滑动连接，另一端与环形壳体滑动连接，传感器探头设置在每组滑块上，夹持爪通过支撑杆设置在每组滑块下端面，电涡流位移传感器设置在一夹持爪上，交流伺服电机的转轴与传动盘相连，在交流伺服电机驱动传动盘转动时，传动盘驱动滑块上下运动。

进一步地，所述环形壳体包括圆筒、左端盖、右端盖和导槽，所述左端盖和右端盖套设在试验样轴上，圆筒设置在左端盖和右端盖的两侧，导槽设置在左端盖上，传感器探头滑块通过导槽滑动连在环形壳体上。

进一步地，所述滑块上设有若干矩形滑槽，滑块通过该矩形滑槽滑动连接在所述螺旋滑轨上。

进一步地，所述温控箱上设有压缩机制冷器、电加热器和温度传感器，压缩机制冷器和电加热器通过温度传感器和控制台相连。

本发明具有如下有益效果：

本发明适应性广，可通过简单改变即可用于其它类型的转矩传感器性能试验，可完成的试验项目多、自动化程度高、试验结果准确。

  

附图说明：

图 1 为本发明结构示意图。

图 2 为本发明中定位机构的结构示意图。

图 3 为图2中定位机构的A-A剖视结构示意图。

图 4 为图2中定位机构的B-B剖视结构示意图。

图 5 为图 2中滑块的结构示意图。

其中

1、控制台；2、交流变频器；3、交流变频调速电机；4、传动轴；5、减速器；6、压缩机制冷器；7、联轴器；8、试验样轴；9、电加热器；10、定位机构；11、小齿轮；12、交流伺服电机；13、温度传感器；14、温控箱；16、基准转矩传感器；18、磁场隔离装置；20、磁粉制动器；21、负载控制器；22、底座；103、夹持爪；104、左端盖；105、支撑杆；106、滑块；107、圆筒；109、右端盖；110、轴承；111、齿圈；112、传动盘；113、电涡流位移传感器；114、导槽；115、螺旋滑轨。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

请参照图1至图5所示，本发明一种压磁式动态转矩传感器加载试验台，具有一底座22，在该底座22上设有控制台1、交流变频调速电机3、传动轴4、减速器5、试验样轴8、定位机构10、交流伺服电机12、温控箱14和磁粉制动器20，试验样轴8设置在温控箱14内，两根传动轴4分别穿过温控箱14的左右侧壁伸入温控箱14内，并通过联轴器7与试验样轴8两端固定连接，交流变频调速电机3的转轴通过减速器5与左侧传动轴4相连，磁粉制动器20与右侧传动轴4相连，定位机构10套设在试验样轴8上，交流伺服电机12设置在温控箱14内，交流伺服电机12的转轴通过齿轮传动机构与定位机构10相连。该述齿轮传动机构包括一小齿轮11和一齿圈111，其中小齿轮11固定在交流伺服电机12的转轴上，齿圈111设置在定位机构10内。在交流变频调速电机3上设有交流变频器2，右侧传动轴4上穿设有基准转矩传感器16，磁粉制动器20上设有负载控制器21，交流变频器2、基准转矩传感器16和负载控制器21的信号端分别与控制台1的控制端对应连接。

本发明中的定位机构10包括环形壳体、传动盘112和四组滑块106，环形壳体包括圆筒107、左端盖104、右端盖109和四组导槽114，左端盖和右端盖套设在试验样轴8上，圆筒107设置在左端盖和右端盖的两侧，导槽114设置在左端盖104上，传动盘112 套设在试验样轴8上，且传动盘112通过轴承110转动设置在右端盖109上，在传动盘112的左侧端面上设有螺旋滑轨115，在环形壳体左端盖104内侧面上设有导槽114，滑块106的一侧端面上设有与螺旋滑轨115相适配的四条矩形滑槽，四组滑块106一侧通过矩形滑槽滑动设置在螺旋滑轨115上，通过调节各个滑块106的矩形滑槽在螺旋滑轨115上的位置，保证四组滑块106在螺旋滑轨115上的螺距相同。四组滑块106另一侧滑动设置在导槽114内。齿圈111套设在传动盘112上，在交流伺服电机12通过小齿轮11和齿圈111驱动传动盘112旋转时，该传动盘112驱动滑块106在环形壳体中的导槽114内同步上下运动。

本发明定位机构10中还设有传感器探头、支撑杆105、夹持爪103和电涡流位移传感器113，传感器探头设置在每组滑块106上，夹持爪103通过支撑杆105固定连接在每组滑块106下端面，电涡流位移传感器113设置在其中一组夹持爪103上。

本发明中的温控箱14上设有压缩机制冷器6、电加热器9和温度传感器13，压缩机制冷器6和电加热器9的通过温度传感器13与工作台1相连。

本发明为了防止磁粉制动器20在工作过程中产生的磁场对本发明试验台其他工作部件造成影响，在右侧传动轴4上套设有磁场隔离装置18，磁场隔离装置18采用具有高磁导率的工业纯铁作为壳体，以便部分吸收磁场。磁场隔离装置18内部设置有一尼龙注销弹性联轴器，以隔断部分磁场沿传动轴4的传导。

本发明试验台通过控制台1启动交流变频调速电机3，控制台1通过交流变频器2调节交流变频调速电机3按预先设定转速驱动传动轴4。同时，控制台1启动磁粉制动器20，并通过调节负载控制器21的电流，给试验样轴8加载。交流变频调速电机3和磁粉制动器20分别提供加载转矩和负载转矩。本发明中负载控制器21的加载过程可采用人工模式和自动模式两种方式进行。当采用人工模式时，操作人员根据需要，可直接通过控制台1随意调节负载转矩大小以及作用时间；当采用自动模式时，可通过负载控制器21自动控制，使磁粉制动器20提供的负载转矩按线性或其它变化规律增加，当达到预先设定的最大值时，自动控制按照加载行程的相同变化规律完成卸载。人工模式或自动模式重复加卸载程序若干次后，通过控制台1信号处理装置进行分析处理后，输出待试验转矩传感器的静态特性指标以及与基准转矩传感器16的比较结果。

通过控制台1使磁粉制动器20输出的负载转矩固定不变，然后不断调节交流变频调速电机3的输出转速，记录待试验转矩传感器和基准转矩传感器16的测量值，得出不同转速对压磁动态转矩传感器输出的影响特性。

通过控制台1控制压缩机制冷器6以及加热器9，使温控箱14内的温度在-30℃—80℃范围变化，记录待试验传感器不同温度时的测量结果，得出温度变化对待试验传感器输出的影响特性，从而可获取相应的传感器温度稳定性指标。

通过控制台1启动交流伺服电机12，交流伺服电机12驱动传动盘12旋转，传动盘12驱动4个安装有传感器探头的滑块106以及夹持爪3上下移动，以调节待试验转矩传感器探头与试验样轴8的表面的间隙。由于4组滑块106的螺距相同，4个滑块106上下移动位移相同，因此，只需在一个夹持爪3上安装电涡流位移传感器113，准确控制间隙值δ。通过控制台1记录不同间隙时电涡流位移传感器113的测量值，根据其精确度和灵敏度，得出传感器最佳非接触测量间隙值。

交流伺服电机12的转速n和传感器探头与试验样轴8的表面间隙δ之间的关系为：

                                     

式中，l为平面螺旋盘12的螺距；n为交流伺服电机12的转速；i为齿轮传动机构中齿轮传动付的转速比，i=z ₁/z ₂, z ₁和z ₂分别为小齿轮11和齿圈111的齿数比。

本发明通过控制台1调节输入待试验传感器的励磁电流和频率，记录不同励磁电流和频率时传感器的输出结果，得出传感器的最佳的励磁磁场值。通过拆卸联轴器7 可更换用不同铁磁材料制造的试验样轴8，根据传感器记录的试验结果，判断不同材质对压磁效应的影响。

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作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种压磁式动态转矩传感器加载试验台，其特征在于：包括控制台（1）、交流变频器（2）、交流变频调速电机（3）、传动轴（4）、减速器（5）、试验样轴（8）、定位机构（10）、交流伺服电机（12）、温控箱（14）、基准转矩传感器（16）、磁粉制动器（20）和负载控制器（21），所述试验样轴（8）设置在温控箱（14）内，两所述传动轴（4）分别穿过温控箱（14）侧壁与试验样轴（8）的左右两侧固定相连，交流变频调速电机（3）的转轴通过减速器（5）与左侧传动轴（4）相连，磁粉制动器（20）与右侧传动轴（4）相连，定位机构（10）套设在试验样轴（8）上，并与交流伺服电机（12）的转轴相连，所述交流变频器（2）、基准转矩传感器（16）和负载控制器（21）分别对应设置在交流变频调速电机（3）、传动轴（4）和磁粉制动器（20）上，且交流变频器（2）、基准转矩传感器（16）和负载控制器（21）的信号端分别与控制台（1）的控制端对应连接。

2.如权利要求1所述的压磁式动态转矩传感器加载试验台，其特征在于：所述定位机构（10）包括环形壳体、传动盘（112）、螺旋滑轨（115）、滑块（106）、传感器探头、夹持爪（103）、电涡流位移传感器（113）和支撑杆（105），所述环形壳体和传动盘（112）套设在试验样轴（8）上，传动盘（112）转动设置在环形壳体上，螺旋滑轨（115）设置在传动盘（112）上，四组滑块（106）一端与螺旋滑轨（115）滑动连接，另一端与环形壳体滑动连接，传感器探头设置在每组滑块（106）上，夹持爪（103）通过支撑杆（105）设置在每组滑块（106）下端面，电涡流位移传感器（113）设置在一夹持爪（103）上，交流伺服电机（12）的转轴与传动盘（112）相连，在交流伺服电机（12）驱动传动盘（112）转动时，传动盘（112）驱动滑块（106）上下运动。

3.如权利要求2所述的压磁式动态转矩传感器加载试验台，其特征在于：所述环形壳体包括圆筒（107）、左端盖（104）、右端盖（109）和导槽（114），所述左端盖和右端盖套设在试验样轴（8）上，圆筒（107）设置在左端盖和右端盖的两侧，导槽（114）设置在左端盖（104）上，传感器探头滑块（106）通过导槽（114）滑动连在环形壳体上。

4.如权利要求2所述的压磁式动态转矩传感器加载试验台，其特征在于：所述滑块（106）上设有若干矩形滑槽，滑块（106）通过矩形滑槽滑动连接在所述螺旋滑轨（115）上。

5.如权利要求1所述的压磁式动态转矩传感器加载试验台，其特征在于：所述温控箱（14）上设有压缩机制冷器（6）、电加热器（9）和温度传感器（13），压缩机制冷器（6）和电加热器（9）通过温度传感器（13）和控制台（1）相连。