CN106989861B - 一种基于液压马达与扭矩传感器的测量装置 - Google Patents

一种基于液压马达与扭矩传感器的测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于液压马达与扭矩传感器的测量装置，包括扭矩传感器，多叶片液压马达；所述扭矩传感器包括由弹性轴和粘贴在弹性轴上的应变片组成的测量电桥、输出端和凸台；所述输出端、所述测量电桥、所述凸台三者依次连接；所述多叶片液压马达包括扭矩轴，所述扭矩轴具有用于容纳所述扭矩传感器的凹腔。

Description

一种基于液压马达与扭矩传感器的测量装置
技术领域
本发明属于测量技术领域，具体地，本发明涉及一种基于液压马达与扭矩传感器的测量装置。
背景技术
试验室条件下模拟真实发动机的力学环境而设计的辅助系统由本体、加载系统、液气能源系统等组成。辅助系统是由本体、加载系统、液气能源系统等组成。本体的大惯性体模拟发动机转动惯量，弹簧板模拟发动机的机架刚度。伺服机构、加载系统等设备均安装在负载台本体上。力矩加载系统完成摩擦力矩、常值力矩、弹性力矩的加载功能。液气能源系统为加载系统提供符合要求的液压和气压能源。
现有技术在马达工作过程中，无法同时准确的测量马达在不同压力下的扭矩输出。
扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测装置。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。扭矩传感器可以应用在制造粘度计，电动(气动，液力)扭力扳手，它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长等优点。目前，市场上的扭矩传感器一般体积较大，且不易安装，实现与液压马达的装配较难。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于液压马达与扭矩传感器的测量装置，用于快速地测量出马达在不同的压力下的扭矩输出。其中，动力系统采用双液压伺服马达驱动，通过扭矩传感器与惯量模拟装置相连，扭矩传感器装配在马达的中心转轴上，形成马达传感器一体化。优选地，本发明采用应变片扭矩传感器，应变片扭矩传感器扭矩测量采用应变电测技术，在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。
本发明通过以下技术方案实现。本发明的基于液压马达与扭矩传感器的测量装置，包括：扭矩传感器，多叶片液压马达；所述扭矩传感器包括由弹性轴和粘贴在弹性轴上的应变片组成的测量电桥、输出端和凸台；所述输出端、所述测量电桥、所述凸台三者依次连接；所述多叶片液压马达包括扭矩轴，所述扭矩轴具有用于容纳所述扭矩传感器的凹腔。
进一步地，所述多叶片液压马达还包括叶片、叶片轴、轴承、缸前盖、缸体、缸后盖；所述缸前盖、缸体、缸后盖三者固接为一个整体，所述叶片轴径向方向通过所述轴承固定并插入到所述缸体中；所述扭矩轴插入所述叶片轴的腔体前端。
进一步地，所述叶片的顶部有凹槽，凹槽中置有保护圈和密封圈，所述叶片的顶部与所述缸体的腔内表面通过所述保护圈和密封圈进行密封。
进一步地，所述缸体的外侧有两个孔道，即伺服阀进油孔道和伺服阀回油孔道，所述伺服阀进油孔道与所述叶片轴中的进油孔道区连通，所述伺服阀回油孔道与所述叶片轴中的回油孔道区连通。
进一步地，所述缸体的腔内表面具有与所述叶片的数目相同数量的凸部，用于与所述叶片轴相接触，每个所述叶片与相邻的两个凸部之间均形成空腔，即叶片左空腔和叶片右空腔，所述凸部的顶端具有凹槽，凹槽中置有保护圈和密封圈。
进一步地，所述伺服阀进油孔道和所述伺服阀回油孔道设于同一所述凸部之中，所述伺服阀进油孔道连通所述缸体的外侧和叶片右空腔，所述伺服阀回油孔道连通所述缸体的外侧和叶片左空腔。
进一步地，所述叶片轴中的进油孔道区包括多个孔道，连通各个所述叶片右空腔，所述叶片轴中的回油孔道区包括多个孔道，连通各个所述叶片左空腔。
进一步地，所述进油孔道区和所述回油孔道区沿所述叶片轴的轴向分布，所述进油孔道区与所述回油孔道区之间设置为可连通。
进一步地，所述轴承的数目为两个，即前轴承和后轴承，所述前轴承通过前轴承盖镶嵌在所述缸前盖中，所述后轴承通过后轴承盖镶嵌在所述缸后盖中，所述前轴承盖固定在所述缸前盖的前侧，所述后轴承盖固定在所述缸后盖的后侧。
本发明的基于液压马达与扭矩传感器的测量装置的优点：
1)本发明中所用的扭矩传感器是自行研制并且自行标定的大扭矩低摩擦传感器，量程为3.5万Nm，具有以下特点：信号输出可任意选择波形——方波或脉冲波，检测精度高、稳定性好、抗干扰性强，不需反复调零即可，可连续测量正反扭矩，可测量静止扭矩，也可测量动态扭矩。
2)本发明中的液压马达是自行研制的液压马达，具有以下特点：结构紧凑简单，低摩擦，输出力矩大，响应快，体积轻便小巧，空间利用率高，加工成本低，密封条件好。
3)本发明中的扭矩传感器与液压马达在装配上的契合度高，不仅提高了空间利用率，同时也减轻了马达自身的重量，降低了加工成本。
附图说明
图1本发明具体实施方式的基于液压马达与扭矩传感器的测量装置中的多叶片液压马达的结构示意图。
图2本发明具体实施方式的基于液压马达与扭矩传感器的测量装置中的扭矩传感器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-2对本发明的基于液压马达与扭矩传感器的测量装置做详细说明。
如图1所示，左图为本发明的基于液压马达与扭矩传感器的测量装置中的多叶片液压马达的侧视图，右图为本发明的基于液压马达与扭矩传感器的测量装置中的多叶片液压马达的剖视图。该马达的最大力矩输出为3.3万Nm。根据输出要求设计为6叶片摆动定量马达。该马达包括扭矩轴1、叶片轴2、缸前盖4、缸体6、盖板7、缸后盖8、密封环13、轴承14、轴承盖17、活动盖板18，还包括螺钉3、9、10、11、16，密封圈(例如O型圈)5、12、15、20、21、22和圆柱销19、23。缸体6固接于缸后盖8和缸前盖4之间，缸体6的侧壁上均匀设有六个叶片容纳槽。缸体6的外侧有两个孔道，左侧为伺服阀进油孔道，右侧为伺服阀回油孔道。
更详细地，多叶片液压马达包括扭矩轴1、叶片轴2、轴承14、缸前盖4、缸体6、缸后盖8；缸前盖4、缸体6、缸后盖8三者固接为一个整体，叶片轴2径向方向通过轴承14固定并插入到缸体6中；扭矩轴1插入叶片轴2的腔体前端。叶片的顶部有凹槽，凹槽中置有保护圈和密封圈，叶片的顶部与缸体6的腔内表面通过保护圈和密封圈进行密封。缸体6的外侧有两个孔道，即伺服阀进油孔道和伺服阀回油孔道，伺服阀进油孔道与叶片轴2中的进油孔道区连通(图1示出了进油孔道区)，伺服阀回油孔道与所述叶片轴中的回油孔道区连通(图1未示出回油孔道区)。缸体6的腔内表面具有与叶片的数目相同数量的凸部，用于与叶片轴6相接触，每个叶片与相邻的两个凸部之间均形成空腔(即两个凸部之间形成了叶片槽，也即腔室)，即叶片左空腔和叶片右空腔，所述凸部的顶端具有凹槽，凹槽中置有保护圈和密封圈。所述伺服阀进油孔道和所述伺服阀回油孔道设于同一所述凸部之中，所述伺服阀进油孔道连通所述缸体的外侧和叶片右空腔，所述伺服阀回油孔道连通所述缸体的外侧和叶片左空腔。所述叶片轴中的进油孔道区包括多个孔道，连通各个所述叶片右空腔，所述叶片轴中的回油孔道区包括多个孔道，连通各个所述叶片左空腔。所述进油孔道区和所述回油孔道区沿所述叶片轴的轴向分布，所述进油孔道区与所述回油孔道区之间设置为可连通。轴承14的数目为两个，即前轴承和后轴承，所述前轴承通过前轴承盖镶嵌在缸前盖4中，后轴承通过后轴承盖镶嵌在缸后盖8中，所述前轴承盖固定在缸前盖4的前侧，所述后轴承盖固定在缸后盖8的后侧。在体积不变的情况下该马达输出排量是各腔室单独输出排量的6倍。
如图2所示，基于液压马达与扭矩传感器的测量装置中的扭矩传感器包括由弹性轴和粘贴在弹性轴上的应变片25组成的测量电桥、输出端24和凸台27，输出端24、所述测量电桥和凸台27三者依次连接。可根据扭矩传感器所测的扭矩量程确定扭矩传感器的应变片25的半径和长度。
图2所示的扭矩传感器与图1所示的多叶片液压马达的装配：
扭矩传感器的输出端24伸入液压马达内，扭矩传感器的输出端24和固定端(即凸台27)的变形忽略不计。凸台27上具有与液压马达的末端固定的销子孔26。凸台27设置有四个圆柱销子28、29、30、31，剩余可均为螺钉。
可将扭矩传感器和多叶片液压马达的扭矩轴1(空心轴)进行过度配合，以保证它们同心。将传感器的输出端24放入液压马达的空心轴内，从而将传感器整体置于上述空心轴内，将传感器的凸台端与马达的尾端重叠，一起打孔，分别打4个销子孔和12个螺钉孔。这样的固定方式的抗扭矩程度足以抵抗扭矩传感器和液压马达的扭转，不易变形。
显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种基于液压马达与扭矩传感器的测量装置，其特征在于，包括：
扭矩传感器；
多叶片液压马达；
所述扭矩传感器包括由弹性轴和粘贴在弹性轴上的应变片组成的测量电桥、输出端和凸台；所述输出端、所述测量电桥、所述凸台三者依次连接；
所述多叶片液压马达包括扭矩轴，所述扭矩轴具有用于容纳所述扭矩传感器的凹腔,所述扭矩传感器整体置于所述扭矩轴内部；
所述多叶片液压马达还包括叶片、叶片轴、轴承、缸前盖、缸体、缸后盖；所述缸前盖、缸体、缸后盖三者固接为一个整体，所述叶片轴径向方向通过所述轴承固定并插入到所述缸体中；所述扭矩轴插入所述叶片轴的腔体前端；
所述叶片的顶部有凹槽，凹槽中置有保护圈和密封圈，所述叶片的顶部与所述缸体的腔内表面通过所述保护圈和密封圈进行密封；
所述缸体的外侧有两个孔道，即伺服阀进油孔道和伺服阀回油孔道，所述伺服阀进油孔道与所述叶片轴中的进油孔道区连通，所述伺服阀回油孔道与所述叶片轴中的回油孔道区连通；
所述缸体的腔内表面具有与所述叶片的数目相同数量的凸部，用于与所述叶片轴相接触，每个所述叶片与相邻的两个凸部之间均形成空腔，即叶片左空腔和叶片右空腔，所述凸部的顶端具有凹槽，凹槽中置有保护圈和密封圈。
2.根据权利要求1所述的基于液压马达与扭矩传感器的测量装置，其特征在于，所述伺服阀进油孔道和所述伺服阀回油孔道设于同一所述凸部之中，所述伺服阀进油孔道连通所述缸体的外侧和叶片右空腔，所述伺服阀回油孔道连通所述缸体的外侧和叶片左空腔。
3.根据权利要求1或2所述的基于液压马达与扭矩传感器的测量装置，其特征在于，所述叶片轴中的进油孔道区包括多个孔道，连通各个所述叶片右空腔，所述叶片轴中的回油孔道区包括多个孔道，连通各个所述叶片左空腔。
4.根据权利要求3所述的基于液压马达与扭矩传感器的测量装置，其特征在于，所述进油孔道区和所述回油孔道区沿所述叶片轴的轴向分布，所述进油孔道区与所述回油孔道区之间设置为可连通。
5.根据权利要求1所述的基于液压马达与扭矩传感器的测量装置，其特征在于，所述轴承的数目为两个，即前轴承和后轴承，所述前轴承通过前轴承盖镶嵌在所述缸前盖中，所述后轴承通过后轴承盖镶嵌在所述缸后盖中，所述前轴承盖固定在所述缸前盖的前侧，所述后轴承盖固定在所述缸后盖的后侧。
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