CN106482893A - 一种基于减速机施力原理的立式现场扭矩校准装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于减速机施力原理的立式现场扭矩校准装置，属于扭矩校准领域。包括第一电动丝杠升降台、第二电动丝杠升降台、压片、标准杠杆、待测传感器、抗侧向力装置、底座、可移动工作台、第一标准S型传感器、第二标准S型传感器、电机、圆形齿轮和扇形齿轮。本发明针对大扭矩校准需求，立足于试验条件现状，建立了一套现场扭矩校准装置。采用杠杆平衡原理，通过杠杆加载所产生的标准力矩值与被校传感器所测量数据进行比对，达到校准的目的。该装置操作简便、迅速，能够解决现有技术测量精度低且时间长，同时不适用于现场检测的问题，满足量值传递与溯源的要求，能够实现大扭矩现场校准。

Description

一种基于减速机施力原理的立式现场扭矩校准装置
技术领域
本发明涉及一种基于减速机施力原理的立式现场扭矩校准装置，属于扭矩校准领域。
背景技术
航空发动机试车台是航空发动机综合性能参数的测试平台，其中测功机作为一种扭矩测量仪器是航空发动机输出功率的主要测量设备，是试车台的关键测量设备。输出功率是航空发动机的一个主要指标，国内对转矩参数的测试，有实验室校准和现场校准两种方法，目前因无合适的校准手段，测功机的现场在线校准技术在计量领域仍是一片空白。
现有技术中，扭矩标定机是一种天平工作性质的装置，采用螺纹升降机构加载和卸载砝码对扭矩传感器进行标定，速度极慢，因此标定一个扭矩测量仪需要2个小时左右，使得工作效率很低；由于所测扭矩是通过加载砝码产生的，因此产生的标准扭矩值是离散的，只能在有限几个固定点进行标定，适用范围窄；此外，现有技术中的扭矩标定机通常将待测传感器固定在与工作台平行的轴上，标定时，随着力臂上承载的力值不断增大，两侧的轴承将承受很大的正压力，从而产生较大的侧向力，严重影响测试结果的精度。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术测量精度低且时间长，同时不适用于现场检测的问题，提供一种基于减速机施力原理的立式现场扭矩校准装置，
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种基于减速机施力原理的立式现场扭矩校准装置，包括第一电动丝杠升降台、第二电动丝杠升降台、压片、标准杠杆、待测传感器、抗侧向力装置、底座、可移动工作台、第一标准S型传感器、第二标准S型传感器、电机、圆形齿轮和扇形齿轮。
第一电动丝杠升降台和第二电动丝杠升降台对称布置在底座上；第一电动丝杠升降台通过第一标准S型传感器与钢丝固定连接；第二电动丝杠升降台通过第二标准S型传感器与钢丝固定连接；钢丝与压片固定连接在钢丝中心点处；压片固定在标准杠杆的一端；压片与标准杠杆作为一个整体沿臂杆方向中心线对称；标准杠杆的另一端开有通孔，用于固定待测传感器；可移动工作台上配有吊装机构，吊装机构与压片活动连接，保持标准杠杆在水平方向旋转；抗侧向力装置置于底座上，用于放置待测传感器，即待测传感器一端与抗侧向力装置连接，另一端与标准杠杆连接；施力装置用于对待测传感器提供扭力；
所述施力装置为减速机，包括电机、圆形齿轮和扇形齿轮；电机工作带动圆形齿轮运动，圆形齿轮与扇形齿轮的扇面啮合，扇形齿轮与抗侧向力装置固定连接；
所述压片沿轴向中心线方向对称开设通孔，用于与吊装机构连接；
工作过程：将可移动工作台移动至待检设备旁，安装待测传感器。启动立式现场扭矩校准装置，电机工作产生扭矩，通过圆形齿轮与扇形齿轮传动，将扭矩传送至在待测传感器下端轴心处。在装置另一端第一电动丝杠升降台和第二电动丝杠升降台形成有两个反力支架，与第一标准S型传感器和第二标准S型传感器相连，当力矩传递到待测传感器下端，待测传感器上端将带动标准杠杆转动，此时，第一电动丝杠升降台和第二电动丝杠升降台会产生支反力，从而形成整套内力结构。用第一标准S型传感器和第二标准S型传感器输出的力值×力臂距离得到标准扭矩值，与被校传感器所输出的扭矩值进行比对，即可达到大扭矩校准的目的。
有益效果
本发明针对大扭矩校准需求，立足于试验条件现状，建立了一套现场扭矩校准装置。采用杠杆平衡原理，通过杠杆加载所产生的标准力矩值与被校传感器所测量数据进行比对，达到校准的目的。该装置操作简便、迅速，能够解决现有技术测量精度低且时间长，同时不适用于现场检测的问题，满足量值传递与溯源的要求，能够实现大扭矩现场校准。
通过本发明特殊的结构设计，使得待测传感器可以立式固定在底座上，安装拆卸方便的同时，避免了加载扭矩过程中由于轴承上正压力过大导致精度降低的问题。
该装置采用了不同于以往的力臂杠杆和标准砝码产生扭矩的原理，由高精度力传感器和标准杠杆产生标准扭矩，实现了连续、自动、快速的扭矩测量和校准。
附图说明
图1为实施例1扭矩校准装置的主视图；
图2为实施例1扭矩校准装置的俯视图；
图3为实施例1扭矩校准装置的结构示意图。
其中，1—第一电动丝杠升降台、2—第二电动丝杠升降台、3—压片、4—标准杠杆、5—待测传感器、6—抗侧向力装置、7—底座、8—可移动工作台、9—第一标准S型传感器、10—第二标准S型传感器、11—电机、12—圆形齿轮、13—扇形齿轮。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种基于减速机施力原理的立式现场扭矩校准装置，如图3所示，包括可移动工作台8，底座7，第一电动丝杠升降台1和第二电动丝杠升降台2，标准杠杆4，压片3，第一标准S型传感器9和第二标准S型传感器10，待测传感器5，抗侧向力装置6，以及电机11、圆形齿轮12与扇形齿轮13构成的减速机装置。
如图2所示，第一电动丝杠升降台1和第二电动丝杠升降台2对称布置在底座7上；通过钢丝将标准S型传感器连接在压片3上；压片3固定在标准杠杆4的一端；压片3与标准杠杆4作为一个整体沿中心线对称；标准杠杆4的另一端开有通孔，用于固定待测传感器5；可移动工作台8上配有吊装机构，吊装机构与压片3活动连接；保持标准杠杆4在水平方向旋转；抗侧向力装置6置于底座7上，用于放置待测传感器5，即待测传感器5一端与抗侧向力装置6连接，另一端与标准杠杆4连接；施力装置用于对待测传感器5提供扭力；
所述施力装置为减速机，包括电机11、圆形齿轮12和扇形齿轮13；电机11工作带动圆形齿轮12运动，圆形齿轮12与扇形齿轮13的扇面啮合，扇形齿轮13与抗侧向力装置6固定连接；
所述拉压力传感器包括标准S型传感器；
本实施例中，标准杠杆4的长度为2000mm，并进行检定，高强度钢材质，采用数控加工，一体成型，精度误差在±100mm。在两侧焊接加强筋，使其更加结实、美观，并配有配重，在加载时可以保持水平。
本实施例的第一电动丝杠升降台1和第二电动丝杠升降台2标有刻度尺，在检定过程中可以很方便的检查整套系统是否水平。
本实施例中第一标准S型传感器9和第二标准S型传感器10与标准杠杆4采用柔性连接，配有调心功能。
本实施例采用变频加载，可以调整加载速度，根据用户要求，可以选择无极控制或三速控制。正反扭矩都可以校准并配有急停。可以控制正反支架升降，并同样配有调速按钮。
整体尺寸约为3000×2100×1200mm，重量约为300kg，量程范围为10-120kNm，系统准确度为0.1％。
根据校准规范，现以0.03％的标准扭矩传感器(以下简称标准扭矩传感器)对本装置进行标定，标定步骤与该装置实际校准传感器类似，此时的标准扭矩传感器代替待测传感器5的位置，输出标准扭矩值，此时，本装置作为待检设备输出测试值。
标定过程：本实施例中采用轴心式加载。将可移动工作台8移动至待检设备旁，安装标准扭矩传感器(即待测传感器5的位置)。启动立式现场扭矩校准装置，电机11工作产生扭矩，通过圆形齿轮12与扇形齿轮13传动，将扭矩传送至在标准扭矩传感器下端轴心处。在装置另一端第一电动丝杠升降台1和第二电动丝杠升降台2形成有两个反力支架，与标准S型传感器9和10相连，当力矩传递到标准扭矩传感器下端，标准扭矩传感器上端将带动标准杠杆4转动，此时，第一电动丝杠升降台1和第二电动丝杠升降台2会产生支反力，从而形成整套内力结构。用标准传感器9和10输出的力值×力臂距离得到扭矩值，与标准扭矩传感器所输出的标准扭矩值进行比对，即可得到本装置的准确度为0.1％。具体校准数据如下：
由上述数据可知，本装置准确度可以达到0.1％，可以对0.3％以下级别的扭矩传感器进行现场校准，实现量值传递。

Claims (4)

1.一种基于减速机施力原理的立式现场扭矩校准装置，其特征在于：包括第一电动丝杠升降台(1)、第二电动丝杠升降台(2)、压片(3)、标准杠杆(4)、待测传感器(5)、抗侧向力装置(6)、底座(7)、可移动工作台(8)、第一标准S型传感器(9)、第二标准S型传感器(10)和施力装置；
第一电动丝杠升降台(1)和第二电动丝杠升降台(2)对称布置在底座(7)上；第一电动丝杠升降台(1)通过第一标准S型传感器(9)与钢丝固定连接；第二电动丝杠升降台(2)通过第二标准S型传感器(10)与钢丝固定连接；钢丝与压片(3)固定连接在钢丝中心点处；压片(3)固定在标准杠杆(4)的一端；压片(3)与标准杠杆(4)作为一个整体沿臂杆方向中心线对称；标准杠杆(4)的另一端开有通孔，用于固定待测传感器(5)；可移动工作台(8)上配有吊装机构，吊装机构与压片(3)活动连接，保持标准杠杆(4)在水平方向旋转；抗侧向力装置(6)置于底座(7)上，用于放置待测传感器(5)，即待测传感器(5)一端与抗侧向力装置(6)连接，另一端与标准杠杆(4)连接；施力装置用于对待测传感器(5)提供扭力。
2.如权利要求1所述的一种基于减速机施力原理的立式现场扭矩校准装置，其特征在于：所述施力装置为减速机，包括电机(11)、圆形齿轮(12)和扇形齿轮(13)；电机(11)工作带动圆形齿轮(12)运动，圆形齿轮(12)与扇形齿轮(13)的扇面啮合，扇形齿轮(13)与抗侧向力装置(6)固定连接。
3.如权利要求1所述的一种基于减速机施力原理的立式现场扭矩校准装置，其特征在于：所述压片(3)沿轴向中心线方向对称开设通孔，用于与吊装机构连接。
4.如权利要求1或2或3所述的一种基于减速机施力原理的立式现场扭矩校准装置，其特征在于：所述装置的校准过程为：将可移动工作台(8)移动至待检设备旁，安装待测传感器(5)；启动立式现场扭矩校准装置，电机(11)工作产生扭矩，通过圆形齿轮(12)与扇形齿轮(13)传动，将扭矩传送至在待测传感器(5)下端轴心处；在装置另一端第一电动丝杠升降台(1)和第二电动丝杠升降台(2)形成有两个反力支架，与第一标准S型传感器(9)和第二标准S型传感器(10)相连，当力矩传递到待测传感器(5)下端，待测传感器(5)上端将带动标准杠杆(4)转动，此时，第一电动丝杠升降台(1)和第二电动丝杠升降台(2)会产生支反力，从而形成整套内力结构；用第一标准S型传感器(9)和第二标准S型传感器(10)输出的力值×力臂距离得到标准扭矩值，与被校传感器(5)所输出的扭矩值进行比对，即可达到大扭矩校准的目的。
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