CN107167284A - 动扭传感器的动态标定装备 - Google Patents

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李贝
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郭进成
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    • G01L25/003—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency for measuring torque
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts

Abstract

本发明属于传感测量用具技术领域，尤其涉及一种动扭传感器的动态标定装备。本发明公开了动扭传感器的动态标定装备，包括：电机驱动连接结构、轴系传导结构、采样处理结构、中央处理结构、框体支架结构、触屏显示结构；另一端通过皮带和负载连接；采样处理结构、中央处理结构、触屏显示结构是动态标定装备的控制系统实现触屏控制、信号采集、信息比对以及结果输出；通过点选触屏显示结构使得中央处理结构控制采样处理结构完成信息比对实现动扭传感器的动态标定。本发明结构紧凑的能够实现速度、扭矩双参数协调调整。

Description

动扭传感器的动态标定装备
技术领域
本发明属于传感测量用具技术领域，尤其涉及一种动扭传感器的动态标定装备。
背景技术
动扭传感器的动态标定装备主要应用在动态扭矩传感器的动态标定上，在旋转的同时，提供一定的扭矩输出，具备转速、扭矩双参数不定额变比的特性。该装备专业性较强，外部市场应用较少，经调研未在国内发现进行动扭测试设备的供给公司。近年来，动态扭矩传感器的标定仅仅停留在静态标定的阶段，也就是标定时仅存在扭矩信息，不能供给转速输出，结合动扭传感器的标定需要，必须对该装备进行统一研制。
国内的动态扭矩传感器应用市场较大，但是主要被国外产品所垄断，国内生产的动扭传感器在工业现场应用时动态性能不稳定，其根本问题就在于传感器出厂时并未进行动态测试；国外有个别的公司自行研制了动扭传感器的标定设备，但是其对应的动态扭矩传感器价格昂贵、维修复杂、订货周期长，大范围推广存在难点。
因此，如何完成动扭传感器出厂前的动态测试，标示上传感器的动态特性参数，设计一款速度、扭矩双参数协调变化的动态标定装备，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决以上所述的技术问题，提供一种结构紧凑的能够实现速度、扭矩双参数协调调整的动扭传感器的动态标定装备，其技术方案如下：
动扭传感器的动态标定装备，其特征在于，包括：电机驱动连接结构、轴系传导结构、采样处理结构、中央处理结构、框体支架结构、触屏显示结构；所述电机驱动连接结构包括电机，电机的定子部分和框体支架结构固定连接，电机的转子部分驱动轴系传导结构转动；轴系传导结构一端通过皮带连接电机的转子部分，另一端通过皮带和负载连接；采样处理结构、中央处理结构、触屏显示结构是动态标定装备的控制系统实现触屏控制、信号采集、信息比对以及结果输出；通过点选触屏显示结构使得中央处理结构控制采样处理结构完成信息比对实现动扭传感器的动态标定。
优选方式为，框体支架结构为钢结构结合焊接、螺钉固接连为一体，外壳采用横向拉门结构，通过电气设计，必须先进行横向关闭拉门，整台设备内部才能上电操作，保证动扭传感器标定的安全性。
优选方式为，轴系传导结构两端皮带传导电机端进行降速增扭，负载端进行降扭增速，增降比均为1:3。
优选方式为，轴系传导结构处设置有皮带张紧装置，皮带张紧装置包括摆架和调节螺母，通过调节调节螺母，使得摆架进行摆动，从而改变皮带轮之间的中心距来调节皮带的张紧力。
优选方式为，轴系传导结构上设置有三个轴承座进行旋转支撑，轴承座的旋转支撑部分靠近皮带轮处轴承为圆柱滚子轴承，能承受较大的皮带张力，中间部位的轴承座内部采用深沟球轴承，减小中间传输的摩擦阻力，更加准确的进行扭矩以及转速信息传输。
优选方式为，动态标定装备侧面放置一蓄水池，通过抽水泵进行水的循环流动对轴系传导结构的负载端进行冷却降温。
优选方式为，框体支架结构开设内部状态观测小窗口，在框架内部设置照明灯。
本发明提供的动扭传感器的动态标定装备，在使用的时候，六个组成部分分别从机械结构设计、硬件电气设计、软件算法设计三大部分支撑动扭传感器动态标定的精确、稳定测试。所述电机驱动连接结构是动扭传感器的动态标定装备的动力源，电机选择变频电机，通过频率的变化控制转速变化，变频电机定子部分和框体支架结构固定连接，转子部分驱动轴系传导结构转动，采样处理结构、中央处理结构、触屏显示结构是动态标定装备的控制系统实现触屏控制、信号采集、信息比对以及结果输出。轴系传导结构一端通过皮带连接电机驱动连接结构，另一端通过皮带和负载连接，负载为电涡流测功机，其加载测试可靠性、稳定性较高，负载的转速从电机端传递过来，另一端跟负载连接实现加载，两端皮带均为三根皮带传输。轴系传导结构距离跨度较大，设置三个轴承座进行旋转支撑，保证较高的同轴旋转精度。框体支架结构框体为钢结构结合焊接、螺钉固接连为一体，外壳采用横向拉门结构，进行两端拉门，为了便于电气维护，在侧面以及背面进行电气柜开门。
本发明与现有技术相比的优点在于：
（1）本发明弥补了国内市场上动态扭矩传感器动态标定装备的空白及缺项，为动扭传感器的动态标定提供了可能性。
（2）本发明将安全因素考虑为第一要素，由于动扭标定转速与扭矩的乘积和功率相关，随着转速扭矩增加、功率增大，发热也变大不安全因素难以控制，因此本设备必须关门才能上电操作，并留有观测窗口，可以实时进行状态监测。
（3）本发明应用了触屏技术，和数控加工中心具备类似的触屏操作，可以在触屏上选择加载的控制流程，可以方便的进行数据的输出存储。
（4）本发明传感器动态标定时，采用滑键结构，传感器拆装方便，易于标定效率的提高。
（5）本发明的控制采用PLC，现场抗干扰能力较强，利于传感器标定精度的本质提高。
（6）本发明电机基座与支架之间加装了减振器，减少了机械运转时的电机扰动带来的系统振动，也减少了测试过程中的噪声。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明皮带传动中皮带结构部分示意图；
图3为本发明轴系传导结构部分示意图；
图4为本发明皮带传动张紧结构示意图；
图5为本发明轴系传导结构滑键部分示意图；
图6为本发明动壳体与地之间的连接视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种动扭传感器的动态标定装备由电机驱动连接结构、轴系传导结构、采样处理结构、中央处理结构、框体支架结构、触屏显示结构等六部分组成。六个组成部分分别从机械结构设计、硬件电气设计、软件算法设计三大部分支撑动扭传感器动态标定的精确、稳定测试。
所述电机驱动连接结构1是动扭传感器的动态标定装备的动力源，电机为4极45KW变频电机，频率的变化范围：1-130Hz，转速控制在0-3500rpm，电机定子部分和框体支架结构5固定连接，转子部分驱动轴系传导结构2转动，采样处理结构3、中央处理结构4、触屏显示结构6是动态标定装备的控制系统实现触屏控制、信号采集、信息比对以及结果输出。电机驱动连接结构1横卧于框体支架结构5底部，在电机及支架部分设置了2个减振器用以保证整体设备运转的平稳性。
轴系传导结构2一端通过皮带连接电机驱动连接结构1，另一端通过皮带和负载连接，负载为电涡流测功机，其加载测试可靠性、稳定性较高，负载的转速为20-3600rpm，可以吸收功率45KW。皮带轮上有的皮带沟槽，两端皮带均为三根皮带传输。皮带选用绳芯结构，202为顶胶、203为抗拉体、204为底胶、205为包布。由于轴系传导结构2距离跨度较大，设置三个轴承座进行旋转支撑，保证较高的同轴旋转精度。如图3所示214为传动轴系，轴承座211旋转支撑部分靠近皮带轮处轴承为圆柱滚子轴承215，其中213为轴承端盖，用内六角圆柱头螺钉212将轴承从轴向紧固在轴承座211上，这种轴承的选取能使轴系在张力处承受较大的皮带拉力。中间部位的轴承座内部采用深沟球轴承216，这样可以减小中间传输的摩擦阻力，更加准确的进行扭矩以及转速信息传输。轴系传导结构2两端皮带传导电机端进行降速增扭，负载端进行降扭增速，增降比均为1:3，此外，为了保证传输的连续性均设置了皮带张紧装置如图4所示。该装置为摆架式定期改变皮带轮之间的中心距来调节带的张紧力，使带在松垮以后重新张紧。224为摆架，调整时，先松开227固定螺钉，调节调节螺母225，使得摆架向下摆动，调整到指定位置，锁死225调节螺母，然后固定紧固螺钉227，将电机调到所需要的位置。轴系传导结构2被测传感器的连接为了结构的紧凑性，如图5所示，联轴器部分采用滑键结构，便于安装及拆卸。其中，231、233为左右两端轴套，235为传动轴，安装被测传感器时，231、233可以向两端滑动，将传感器放倒指定位置，再滑动231、233到轴上。234为传动用的键，通过232固定螺钉固定在234轴上。负载端将吸收能力转化为热，为降低温度，由于水的比热容较大，用循环水进行冷却，在动态标定装备侧面放置一蓄水池，通过抽水泵进行水的循环流动。
采样处理结构3配置一台高精度双量程动态扭矩传感器，该传感器输出数字信号，将标定信息传输给中央处理结构4。中央处理结构4采用PLC进行控制，其工业现场的抗干扰性能较高。
框体支架结构5外壳采用横向拉门结构，通过电气设计，必须先进性横向关闭拉门，整台设备内部才能上电操作，保证动扭传感器标定的安全性。框体支架结构5和地面通过地脚螺栓连接，地脚螺栓在地面开槽后预埋螺栓再进行水泥浇灌，如图6所示。除此以外框体支架结构5开设内部状态观测小窗口，在框架内部设置照明灯。
总之，本发明弥补了国内市场上动态扭矩传感器动态标定装备的空白及缺项，为动扭传感器的动态标定提供了可能性。设计之初将安全因素考虑为第一要素，由于动扭标定转速与扭矩的乘积和功率相关，随着转速扭矩增加、功率增大，发热也变大不安全因素难以控制，因此本设备必须关门才能上电操作，并留有观测窗口，可以实时进行状态监测。此外，本发明应用了触屏技术，和数控加工中心具备类似的触屏操作，可以在触屏上选择加载的控制流程，可以方便的进行数据的输出存储。

Claims (7)

1.动扭传感器的动态标定装备，其特征在于，包括：电机驱动连接结构、轴系传导结构、采样处理结构、中央处理结构、框体支架结构、触屏显示结构；所述电机驱动连接结构包括电机，电机的定子部分和框体支架结构固定连接，电机的转子部分驱动轴系传导结构转动；轴系传导结构一端通过皮带连接电机的转子部分，另一端通过皮带和负载连接；采样处理结构、中央处理结构、触屏显示结构是动态标定装备的控制系统实现触屏控制、信号采集、信息比对以及结果输出；通过点选触屏显示结构使得中央处理结构控制采样处理结构完成信息比对实现动扭传感器的动态标定。
2.如权利要求1所述的动扭传感器的动态标定装备，其特征在于，框体支架结构为钢结构结合焊接、螺钉固接连为一体，外壳采用横向拉门结构，通过电气设计，必须先进行横向关闭拉门，整台设备内部才能上电操作，保证动扭传感器标定的安全性。
3.如权利要求1所述的动扭传感器的动态标定装备，其特征在于，轴系传导结构两端皮带传导电机端进行降速增扭，负载端进行降扭增速，增降比均为1:3。
4.如权利要求1所述的动扭传感器的动态标定装备，其特征在于，轴系传导结构处设置有皮带张紧装置，皮带张紧装置包括摆架和调节螺母，通过调节调节螺母，使得摆架进行摆动，从而改变皮带轮之间的中心距来调节皮带的张紧力。
5.如权利要求1所述的动扭传感器的动态标定装备，其特征在于，轴系传导结构上设置有三个轴承座进行旋转支撑，轴承座的旋转支撑部分靠近皮带轮处轴承为圆柱滚子轴承，能承受较大的皮带张力，中间部位的轴承座内部采用深沟球轴承，减小中间传输的摩擦阻力，更加准确的进行扭矩以及转速信息传输。
6.如权利要求1所述的动扭传感器的动态标定装备，其特征在于，动态标定装备侧面放置一蓄水池，通过抽水泵进行水的循环流动对轴系传导结构的负载端进行冷却降温。
7.如权利要求1所述的动扭传感器的动态标定装备，其特征在于，框体支架结构开设内部状态观测小窗口，在框架内部设置照明灯。
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