CN105043661B - 净重式扭矩传感器标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种净重式扭矩传感标定装置，装置基座上面的齿轮箱内装有传动轴，传动轴固定连接齿轮，齿轮啮合连接齿条，齿条与齿条导向板挡板导向滑动连接，齿条导向板挡板通过齿条导向块固定连接在齿轮箱上，齿条顶端装有砝码托盘，传动轴通过联轴器连接模拟小轴，模拟小轴通过轴承座固定连接在装置基座上，模拟小轴与轴承座连接处设有应变片布置点位。本发明提高了模拟小轴法的扭矩传感器标定精度，而且结构简单，整体结构紧凑制造成本低。采用的活动夹紧装置便于对不同直径的样件快速更换，通过联轴器连接样件轴进行扭矩测试。可对一些现场小轴径的轴进行扭矩的直接进行标定，更换和携带较为方便。

Description

净重式扭矩传感器标定装置

技术领域

本发明涉及一种扭矩传感器标定装置，尤其是一种净重式扭矩传感器标定装置。

背景技术

扭矩测试是机械工程测试技术中常用的一种技术手段。长期以来扭矩测试尤其是工程现场的扭矩测试径常采用在传动轴上直接粘贴电阻应变片的方式来进行，并采用标定的方式对应变测试系统进行标定。目前对于扭矩的标定方法可分为两种：

(1)直接标定

在现场对所测轴施加已知力矩，对于小轴可把接轴一段卡住，另一端固定一根杠杆，在杠杆端部逐渐加砝码。对于大轴，可用吊车的提升机械上安装一个测力计，已得到所施加的力矩值。这种标定方法是最准确，但是往往由于现场条件不允许进行直接标定，故采用间接标定。

(2)间接标定

间接标定的方法有很多，如模拟小轴法、应变梁法、应变仪给定应变法等等。从消除材质、仪器误差与应力状态等因素影响来看，最好选用扭转模拟小轴标定法。而在模拟小轴标定中，传统的加载大多数采用杠杆的加载方式。该加载方式存在以下几点弊端：

1.由于加载所使用的为悬臂梁结构，杆件的挠度会随所加的载荷增大而增大，在对施加力矩的计算中产生误差，进而对测试的结果产生影响。

2.对于悬臂梁结构的加载方式，对待测扭矩轴不仅添加了扭矩还额外增加附加弯曲力。附加弯曲力的产生会对测试值产生干扰，影响测试结果的准确性。

3.对于悬臂梁结构的加载方式完全忽略了杠杆结构本身重力以及附加弯曲力的影响，测试的数值将影响真实数值。

发明内容

本发明是要提供一种净重式扭矩传感器标定装置，该净重式扭矩传感器标定装置和传统的扭矩传感器标定装置相比具有较高的精度，能提高标定数值的准确度等。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种净重式扭矩传感标定装置，包括砝码托盘、水平仪、齿条、线性轴承、齿轮、齿条导向板挡板、齿条导向块、传动轴、装置基座、齿轮箱、联轴器、轴承座、应变片布置点、模拟小轴，所述装置基座上面的齿轮箱内装有传动轴，传动轴固定连接齿轮，齿轮啮合连接齿条，齿条与齿条导向板挡板导向滑动连接，齿条导向板挡板通过齿条导向块固定连接在齿轮箱上，齿条顶端装有砝码托盘，传动轴通过联轴器连接模拟小轴，模拟小轴通过轴承座固定连接在装置基座上，模拟小轴与轴承座连接处设有应变片布置点。

砝码托盘上带有水平仪，并通过可调高度的支撑脚调节整个装置的水平位置。齿条导向面上设有三条滚动球槽，并通过滚动球槽及线性轴承与齿条导向块滚动摩擦连接，且齿条垂直于齿轮箱盖。模拟小轴右端安装有组合调组合块。

本发明的有益效果是：

1.净重式扭矩传感器标定装置和传统的扭矩传感器标定装置相比具有较高的精度，提高了标定数值的准确度。

2.净重式扭矩传感器标定装置中采用的齿轮传递的工作方式，这种工作方式对静载的传递有很高的保持性。本装置中采用齿条导向板更能够避免齿条横向滑动产生的误差和使加载的力保持竖直的传递。

3.净重式扭矩传感器标定装置的后支撑板采用的是组合形斜楔式装置，这种装置能够使对不同直径的样件能够有较好的对中性，使对不同直径的模拟小轴装置仍有较高的安装精度。

4.本装置较传统的测试方法中采用的托盘的加载方式，更加的稳定和便捷，并且在砝码托盘上设置有水平仪用来检测力载荷部件的水平状态，保证载荷的垂直施加，提高加载精度。

5.本装置对多种不同直径的样件测试更换便捷，有较高的测试效率和准确度。

因此，本发明所采用的齿轮和齿条传动结构可有效地避免传统杠杆结构产生的测量误差。该装置提高了模拟小轴法的扭矩传感器标定精度，而且结构简单，整体结构紧凑制造成本低。本装置采用的活动夹紧装置便于对不同直径的样件快速更换，通过联轴器连接样件轴进行扭矩测试。可对一些现场小轴径的轴进行扭矩的直接进行标定，更换和携带较为方便。

附图说明

图1是本发明的净重式扭矩传感器标定装置结构示意图；

图2是图1中沿A-A剖视图；

图3是图1的左视图；

图4是本发明的净重式扭矩传感器标定装置加扭矩传感器的自检示意图；

图5是齿条导向挡板和齿条装配图，主视图(a)、左视图(b)和俯视图(c)；

图6是图5俯视图(c)的局部放大视图；

图7是调整组合块的主视图；

图8是调整组合块的切面俯视图；

图9是齿条的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图9所示，一种净重式扭矩传感标定装置，包括水平仪1、砝码托盘2、齿条3、齿条导向板挡板4、齿条导向块5、装置基座6、支撑脚7、齿轮箱盖8、联轴器9、模拟小轴10、应变片布置点11、调整组合块12、线性轴承13、齿轮14、传动轴15。

装置基座6上面的齿轮箱内装有传动轴15，传动轴15固定连接齿轮14，齿轮14啮合连接齿条3，齿条3与齿条导向板挡板4导向滑动连接，齿条导向板挡板4通过齿条导向块5固定连接在齿轮箱上，齿条3顶端装有砝码托盘2，传动轴15通过联轴器9连接模拟小轴10，模拟小轴10一端连接联轴器9另一端与调整板12固定连接，模拟小轴10上设有应变片布置点11。齿条3导向面上设有三条滚动球槽，并通过滚动球槽及线性轴承与齿条导向块5滚动摩擦连接，且齿条3垂直于齿轮箱盖8。位于模拟小轴10后端装置基座6之间装有组合调整板12。装置基座6面装有可调高度的支撑脚7。

砝码托盘2上带有水平仪1，并通过可调高度的支撑脚7调节整个装置的水平位置。齿条3导向面上设有三条滚动球槽，并通过线性轴承与齿条导向块6滚动摩擦连接，且齿条3垂直于齿轮箱盖8。模拟小轴10右端安装有调整组合块12。

本发明的机构组成与作用：

一.力载荷部件

(1)砝码托盘2：施加不同的标准重量砝码，给标定装置不同的外载荷。在砝码托盘上设置有水平仪用来检测力载荷部件的水平状态，通过调整支撑脚的高度使托盘保持水平。采用水平托盘的形式是保证载荷的垂直施加，同时便于载荷的施加和方便卸载。

(2)齿条3：齿条不仅用于支撑托盘的作用，还用于传递载荷。通过齿条和直齿轮的啮合作用传递载荷。其中的三条滚动球槽能够使齿条保持滚动摩擦，并保证载荷垂直于整个装置。

(3)齿轮14：传递来自齿条想啮合的力，将力转化为力矩，对传动轴施加力矩。(4)传动轴15：驱动轴的末端连接联轴器直接与模拟小轴相连，直接进行转矩的传递。

二.辅助部件：对于传动轴两端用滚动轴承支撑结构，齿轮与轴之间的连接为键连接的结构。齿条导向板能够较好的使齿条保持竖直的工作状态。组合调整板的机构设计，便于对不同轴径在夹紧状态下仍然能够保持水平，不产生附加弯矩。

本发明的工作原理：

通过齿条和齿轮之间的力矩的传递，给待测模拟小轴施加扭矩，由测试系统测试其在对应载荷条件下的应变信号输出，得到其载荷输入与应变输出之间的关系即标定系数值。在现场实际工程测试时输入标定系数值与实际被测轴与模拟小轴的直径比值的比例系数(D/d)³，现场测试值即为实际工作扭矩值。

其加载重量与形成加载力矩的理论依据为：

式中：M-加载的扭矩；G_砝码-加载砝码的重力；G_总重力-托盘和齿条的总重力；

D-齿轮分度圆直径

本发明的净重式扭矩传感器标定装置具有试验前自检验证，本装置具有测试前自检装置的功能，其中的安装的示意图如图4所示，在模拟小轴10安装法兰扭矩传感器16，实验前的自检功能能够对本装置的可行性，以及使用前进行装置本身调整的功能。

Claims (4)

1.一种净重式扭矩传感器标定装置，包括水平仪（1）、砝码托盘(2)、齿条(3)、齿条导向板挡板(4)、齿条导向块(5)、装置基座(6)、支撑脚（7）、齿轮箱盖(8)、联轴器(9)、模拟小轴(10)、应变片布置点位(11)、调整组合块（12）、线性轴承(13)、齿轮(14)、传动轴(15)，其特征在于：所述装置基座(6)上面的齿轮箱盖(8)内装有传动轴(15)，传动轴(15)固定连接齿轮(14)，齿轮(14)啮合连接齿条(3)，齿条(3)与齿条导向板挡板(4)滑动连接，齿条导向板挡板(4)通过齿条导向块(5)固定连接在齿轮箱上，齿条(3)顶端装有砝码托盘(2)，传动轴(15)通过联轴器(9)连接模拟小轴 (10)，模拟小轴 (10)一端连接联轴器（9）另一端与调整组合块（12）固定连接，模拟小轴 (10)上设有应变片布置点 (11)。

2.根据权利要求1所述的净重式扭矩传感器标定装置，其特征在于：所述砝码托盘(2)上带有水平仪（1），并通过可调高度的支撑脚（7）调节整个装置的水平位置。

3.根据权利要求1所述的净重式扭矩传感器标定装置，其特征在于：所述齿条(3)导向面上设有三条滚动球槽，并通过线性轴承与齿条导向块(5)滚动摩擦连接，且齿条(3)垂直于齿轮箱盖(8)。

4.根据权利要求1所述的净重式扭矩传感器标定装置，其特征在于：所述模拟小轴(10)右端安装有调整组合块（12）。