CN107300440A - 静不平衡力矩的测量装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静不平衡力矩的测量装置及检测方法，属于工件检测领域。测量装置包括：测力计、配重块、两个半圆夹和用于放置待检测轴的轨道部件，两个半圆夹的两端可拆卸地安装在一起，且安装在一起的两个半圆夹构成用于固定套装待检测轴的安装通孔，配重块可拆卸地安装在一个半圆夹的中部，测力计的测量端可拆卸地安装在另一个半圆夹的中部，测力计的固定端可拆卸地安装在轨道部件上，配重块与一个半圆夹之间的连接点到安装通孔的中轴线的最短距离，等于测力计的测量端与另一个半圆夹之间的连接点到安装通孔的中轴线的最短距离。本发明提高了不平衡力矩的测量效率。

Description

静不平衡力矩的测量装置及检测方法

技术领域

本发明属于工件检测领域，特别涉及一种静不平衡力矩的测量装置及检测方法。

背景技术

传动轴是传动系统中的重要部件之一。大多数的传动轴在工作时需要长时间的高速转动，如此一来就需要尽量避免传动轴在转动的过程中，因不平衡力矩而引起的振动。

对于传动轴的不平衡力矩测量，现在通常是由专业的动平衡检测仪进行的，由于动平衡检测仪售价较高，无法大量采购，且检测工序复杂，所以检测效率较低，无法快速的检测大批量的传动轴。

发明内容

为了解决通过动平衡检测仪测量不平衡力矩效率较低的问题，本发明实施例提供了一种静不平衡力矩的测量装置及检测方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种静不平衡力矩的测量装置，所述测量装置包括：测力计、配重块、两个半圆夹和用于放置待检测轴的轨道部件，两个所述半圆夹的两端可拆卸地安装在一起，且安装在一起的两个所述半圆夹构成用于固定套装所述待检测轴的安装通孔，所述配重块可拆卸地安装在一个所述半圆夹的中部，所述测力计的测量端可拆卸地安装在另一个所述半圆夹的中部，所述测力计的固定端可拆卸地安装在所述轨道部件上，所述配重块与一个所述半圆夹之间的连接点到所述安装通孔的中轴线的最短距离，等于所述测力计的测量端与另一个所述半圆夹之间的连接点到所述安装通孔的中轴线的最短距离。

在本发明的一种实现方式中，两个所述半圆夹的外壁中部均设有挂杆，所述配重块安装在一个所述挂杆的远离所述半圆夹的一端，所述测力计的测量端安装在另一个所述挂杆的远离所述半圆夹的一端。

在本发明的另一种实现方式中，两个所述挂杆的远离所述半圆夹的一端均设有挂绳，所述配重块通过所述挂绳安装在一个所述挂杆上，所述测力计的测量端通过所述挂绳安装在另一个所述挂杆上。

在本发明的又一种实现方式中，两个所述挂杆的远离所述半圆夹的一端外壁上均周向设有凹槽，两个所述挂绳的一端分别缠绕在各自对应的所述凹槽内。

在本发明的又一种实现方式中，每个所述半圆夹上均设有两个螺纹通孔，每个所述螺纹通孔内均插装有调节丝杆，同一个所述半圆夹上的两个所述调节丝杆相互垂直布置。

在本发明的又一种实现方式中，每个所述半圆夹的两端均设有安装凸台，同一个所述半圆夹上的两个所述安装凸台位于同一平面上，两个所述半圆夹上的安装凸台相互平行布置。

在本发明的又一种实现方式中，一个所述半圆夹上的所述安装凸台与另一个所述半圆夹上的所述安装凸台之间通过螺栓安装在一起。

在本发明的又一种实现方式中，所述轨道部件包括滑轨和底板，所述滑轨固定在所述底板上，所述测力计的固定端可拆卸的安装在所述底板上。

另一方面，本发明实施例提供了一种静不平衡力矩的测量方法，所述测量方法适用于上述的测量装置，所述测量方法包括：

将待检测轴放置在所述轨道部件上，使所述待检测轴自然静止在所述轨道部件上；

将两个所述半圆夹安装在一起，使得所述待检测轴同轴固定插装在所述安装通孔内，此时两个所述半圆夹的中部的连线垂直于水平面；

将所述待检测轴以自身的中轴线为轴顺时针转动90°；

在一个所述半圆夹的中部固定配重块，在另一个所述半圆夹的中部固定所述测力计的测量端，在轨道部件上固定所述测力计的固定端；

读取所述测力计的读数，并将此时所述测力计的读数设为第一读数；

分别将所述配重块和所述测力计从两个所述半圆夹上拆卸下来，并使所述待检测轴再次自然静止在所述轨道部件上；

将所述待检测轴以自身的中轴线为轴逆时针转动90°；

在另一个所述半圆夹的中部固定配重块，在一个所述半圆夹的中部固定所述测力计的测量端，在轨道部件上固定所述测力计的固定端；

读取所述测力计的读数，并将此时所述测力计的读数设为第二读数；

根据所述第一读数、所述第二读数、所述配重块与所述半圆夹之间的连接点到所述安装通孔的中轴线的最短距离，计算得到所述待检测轴的静不平衡力矩。

进一步地，所述根据所述第一读数、所述第二读数和所述半圆夹的中部到所述安装通孔的中轴线的距离，计算得到所述待检测轴的静不平衡力矩，包括：

根据力矩平衡原理得到：

Q×L-G×Z-F₁×L＝0； (1)

Q×L-G×Z-F₂×L＝0； (2)

将公式(1)和公式(2)联立得到：

通过公式(3)计算得到：

其中，Q为所述配重块的质量，L为所述配重块与所述半圆夹之间的连接点到所述安装通孔的中轴线的最短距离，G为所述待检测传动轴的质量，Z为所述待检测轴的偏心距，F₁为所述第一读数，F₂为所述第二读数，M为不平衡力矩。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在通过本发明实施例所提供的测量装置检测待检测轴的静不平衡力矩时，首先将待检测轴放置在轨道部件上，待检测轴在自身质心的作用下转动并最终自然静止在轨道部件上，然后将两个半圆夹安装在一起，使得待检测轴同轴固定插装在安装通孔内，此时两个半圆夹的中部的连线垂直于水平面，接着将待检测轴以自身的中轴线为轴顺时针转动90°，并在一个半圆夹的中部固定配重块，在另一个半圆夹的中部固定测力计的测量端，在轨道部件上固定测力计的固定端，读取测力计的读数，并将此时测力计的读数设为第一读数，然后分别将配重块和测力计从两个半圆夹上拆卸下来，待检测轴会在自身质心的作用下再次回转到之前的自然静止在轨道部件上的状态，接着将待检测轴以自身的中轴线为轴逆时针转动90°，并在另一个半圆夹的中部固定配重块，在一个半圆夹的中部固定测力计的测量端，在轨道部件上固定测力计的固定端，读取测力计的读数，并将此时测力计的读数设为第二读数，最后根据第一读数、第二读数、所述配重块与一个所述半圆夹之间的连接点到所述安装通孔的中轴线的最短距离，计算得到待检测轴的静不平衡力矩。由于测量装置结构简单，易于操作，且测量工序精简，所以保证了不平衡力矩的检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的轨道部件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的测量装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的测量方法的流程图；

图中各符号表示含义如下：

1-测力计，2-配重块，3-半圆夹，31-安装凸台，32-螺栓，4-轨道部件，41-滑轨，42-底板，5-挂杆，6-挂绳，7-凹槽，8-调节丝杆，A-安装通孔，100-待检测轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种静不平衡力矩的测量装置，该测量装置适用于测量传动轴的不平衡力矩，待检测轴的长度可以达到14～18m。

图1为测量装置的结构示意图，如图1所示，该测量装置包括：测力计1、配重块2、两个半圆夹3和用于放置待检测轴100的轨道部件4(参见图2)，两个半圆夹3的两端可拆卸地安装在一起，且安装在一起的两个半圆夹3构成用于固定套装待检测轴100的安装通孔A，配重块2可拆卸地安装在一个半圆夹3的中部，测力计1的测量端可拆卸地安装在另一个半圆夹3的中部，测力计1的固定端可拆卸地安装在轨道部件4上，配重块2与一个半圆夹3之间的连接点到安装通孔A的中轴线的最短距离，等于测力计1的测量端与另一个半圆夹3之间的连接点到安装通孔A的中轴线的最短距离。

在通过本发明实施例所提供的测量装置检测待检测轴100的静不平衡力矩时，首先将待检测轴100放置在轨道部件4上，待检测轴100在自身质心的作用下转动并最终自然静止在轨道部件4上(此时待检测轴100的质心位于待检测轴100的中心的正下方，且质心和中心之间的连线垂直于水平面)，然后将两个半圆夹3安装在一起，使得待检测轴100同轴固定插装在安装通孔A内，此时两个半圆夹3的中部的连线垂直于水平面，接着将待检测轴100以自身的中轴线为轴顺时针转动90°(此时待检测轴100的质心和中心之间的连线平行于水平面)，并在一个半圆夹3的中部固定配重块2，在另一个半圆夹3的中部固定测力计1的测量端，在轨道部件4上固定测力计1的固定端(参见图1)，读取测力计1的读数，并将此时测力计1的读数设为第一读数，然后分别将配重块2和测力计1从两个半圆夹3上拆卸下来，待检测轴100会在自身质心的作用下再次回转到之前的自然静止在轨道部件4上的状态(此时待检测轴100的质心位于待检测轴100的中心的正下方，且质心和中心之间的连线垂直于水平面)，接着将待检测轴100以自身的中轴线为轴逆时针转动90°(此时待检测轴100的质心和中心之间的连线平行于水平面)，并在另一个半圆夹3的中部固定配重块2，在一个半圆夹3的中部固定测力计1的测量端，在轨道部件4上固定测力计1的固定端(参见图3)，读取测力计1的读数，并将此时测力计1的读数设为第二读数，最后根据第一读数、第二读数、配重块2与半圆夹3之间的连接点到安装通孔A的中轴线的最短距离，计算得到待检测轴100的静不平衡力矩。由于测量装置结构简单，易于操作，且测量工序精简，所以保证了不平衡力矩的检测效率。

在上述实现方式中，测力计1可以为常见的电子测力计，由于电子测力计是通过拉力传感器检测测量端和固定端之间的拉力，所以使得电子测力计能够在检测拉力的过程中不发形变，从而保证了待检测轴100的质心和中心之间的连线始终平行于水平面。需要说明的是，测力计1的测量端指的是电子测力计的秤钩，测力计1的固定端指的是电子测力计的拉环，即与电子测力计的外壳连接的挂钩。

下面简单介绍一下，静不平衡力矩的计算方法：

首先，根据力矩平衡原理得到：

Q×L-G×Z-F₁×L＝0； (1)

Q×L-G×Z-F₂×L＝0； (2)

然后，将公式(1)和公式(2)联立得到：

最后，通过公式(3)计算得到：

其中，Q为配重块2的质量，L为配重块2与半圆夹3之间的连接点到安装通孔A的中轴线的最短距离，G为待检测传动轴的质量，Z为待检测轴100的偏心距，F₁为第一读数，F₂为第二读数，M为不平衡力矩。

可见，在公式(4)中，只存在参数F₁、F₂和L，而F₁和F₂均可以通过测力计1读出，L可以通过卡尺实际测量得出，所以可以通过公式(4)计算得到M，即不平衡力矩。

再次参见图1，在本实施例中，两个半圆夹3的外壁中部均设有挂杆5，配重块2安装在一个挂杆5的远离半圆夹3的一端，测力计1的测量端安装在另一个挂杆5的远离半圆夹3的一端。

在上述实现方式中，在两个半圆夹3的外壁中部均设置挂杆5，可以使得配重块2和测力计1均远离半圆夹3，从而避免了配重块2和测力计1与半圆夹3之间产生不必要的碰撞。

需要说明的是，当配重块2和测力计1均设置在挂杆5上时，配重块2与半圆夹3之间的连接点到安装通孔A的中轴线的最短距离，即为配重块2与挂杆5之间的连接点到安装通孔A的中轴线的最短距离，同样的，测力计1与半圆夹3之间的连接点到安装通孔A的中轴线的最短距离，即为测力计1与挂杆5之间的连接点到安装通孔A的中轴线的最短距离。

具体地，两个挂杆5的远离半圆夹3的一端均设有挂绳6，配重块2通过挂绳6安装在一个挂杆5上，测力计1的测量端通过挂绳6安装在另一个挂杆5上。

在上述实现方式中，挂绳6可以便于配重块2和测力计1的安装。

优选地，两个挂杆5的远离半圆夹3的一端外壁上均周向设有凹槽7，两个挂绳6的一端分别缠绕在各自对应的凹槽7内，从而能够避免挂绳6脱离挂杆5。

在本实施例中，每个半圆夹3上均设有两个螺纹通孔，每个螺纹通孔内均插装有调节丝杆8，同一个半圆夹3上的两个调节丝杆8相互垂直布置。

在上述实现方式中，可以通过调节丝杆8实现对多种外径的待检测轴100的装夹。具体操作时，首先拧动各个调节丝杆8，使得每个调节丝杆8均移出安装通孔A，然后将待检测轴100插入安装通孔A，最后反向拧动各个调节丝杆8，通过调节丝杆8使得待检测轴100的中轴线与安装通孔A的中轴线重合。

在本实施例中，每个半圆夹3的两端均设有安装凸台31，同一个半圆夹3上的两个安装凸台31位于同一平面上，两个半圆夹3上的安装凸台31相互平行布置，从而能够保证两个半圆夹3之间的安装稳固性。

具体地，一个半圆夹3上的安装凸台31与另一个半圆夹3上的安装凸台31之间通过螺栓32安装在一起，从而能够便于两个半圆夹3之间的拆装。

在本实施例中，轨道部件4包括滑轨41和底板42，滑轨41固定在底板42上，测力计1的固定端可拆卸的安装在底板42上。

在上述实现方式中，滑轨41可以为圆柱形结构件，从而使得待检测轴100能够与滑轨41之间形成点接触，尽可能的减少了待检测轴100与轨道41之间的摩擦力，保证了待检测轴100能够在自身质心的作用下转动并最终自然静止在轨道部件4上，且此时待检测轴100的质心位于待检测轴100的中心的正下方，待检测轴100的质心和待检测轴100的中心之间的连线垂直于水平面。

图4为一种静不平衡力矩的测量方法的流程图，参见图xx，该测量方法适用于上文的测量装置，该测量方法包括：

步骤101：将待检测轴放置在轨道部件上，使待检测轴自然静止在轨道部件上。

步骤102：将两个半圆夹安装在一起，使得待检测轴同轴固定插装在安装通孔内，此时两个半圆夹的中部的连线垂直于水平面。

步骤103：将待检测轴以自身的中轴线为轴顺时针转动90°。

步骤104：在一个半圆夹的中部固定配重块，在另一个半圆夹的中部固定测力计的测量端，在轨道部件上固定测力计的固定端。

步骤105：读取测力计的读数，并将此时测力计的读数设为第一读数。

步骤106：分别将配重块和测力计从两个半圆夹上拆卸下来，并使待检测轴再次自然静止在轨道部件上。

步骤107：将待检测轴以自身的中轴线为轴逆时针转动90°。

步骤108：在另一个半圆夹的中部固定配重块，在一个半圆夹的中部固定测力计的测量端，在轨道部件上固定测力计的固定端。

步骤109：读取测力计的读数，并将此时测力计的读数设为第二读数。

步骤110：根据第一读数、第二读数、配重块与半圆夹之间的连接点到安装通孔的中轴线的最短距离，计算得到待检测轴的静不平衡力矩。

具体地，步骤110可以通过如下步骤实现：

首先，根据力矩平衡原理得到：

Q×L-G×Z-F₁×L＝0； (1)

Q×L-G×Z-F₂×L＝0； (2)

然后，将公式(1)和公式(2)联立得到：

最后，通过公式(3)计算得到：

其中，Q为配重块的质量，L为配重块与半圆夹之间的连接点到安装通孔的中轴线的最短距离，G为待检测传动轴的质量，Z为待检测轴的偏心距，F₁为第一读数，F₂为第二读数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种静不平衡力矩的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：测力计、配重块、两个半圆夹和用于放置待检测轴的轨道部件，两个所述半圆夹的两端可拆卸地安装在一起，且安装在一起的两个所述半圆夹构成用于固定套装所述待检测轴的安装通孔，所述配重块可拆卸地安装在一个所述半圆夹的中部，所述测力计的测量端可拆卸地安装在另一个所述半圆夹的中部，所述测力计的固定端可拆卸地安装在所述轨道部件上，所述配重块与一个所述半圆夹之间的连接点到所述安装通孔的中轴线的最短距离，等于所述测力计的测量端与另一个所述半圆夹之间的连接点到所述安装通孔的中轴线的最短距离。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，两个所述半圆夹的外壁中部均设有挂杆，所述配重块安装在一个所述挂杆的远离所述半圆夹的一端，所述测力计的测量端安装在另一个所述挂杆的远离所述半圆夹的一端。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，两个所述挂杆的远离所述半圆夹的一端均设有挂绳，所述配重块通过所述挂绳安装在一个所述挂杆上，所述测力计的测量端通过所述挂绳安装在另一个所述挂杆上。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，两个所述挂杆的远离所述半圆夹的一端外壁上均周向设有凹槽，两个所述挂绳的一端分别缠绕在各自对应的所述凹槽内。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，每个所述半圆夹上均设有两个螺纹通孔，每个所述螺纹通孔内均插装有调节丝杆，同一个所述半圆夹上的两个所述调节丝杆相互垂直布置。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，每个所述半圆夹的两端均设有安装凸台，同一个所述半圆夹上的两个所述安装凸台位于同一平面上，两个所述半圆夹上的安装凸台相互平行布置。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，一个所述半圆夹上的所述安装凸台与另一个所述半圆夹上的所述安装凸台之间通过螺栓安装在一起。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述轨道部件包括滑轨和底板，所述滑轨固定在所述底板上，所述测力计的固定端可拆卸的安装在所述底板上。

9.一种静不平衡力矩的测量方法，其特征在于，所述测量方法适用于权利要求1所述的测量装置，所述测量方法包括：

将待检测轴放置在所述轨道部件上，使所述待检测轴自然静止在所述轨道部件上；

将两个所述半圆夹安装在一起，使得所述待检测轴同轴固定插装在所述安装通孔内，此时两个所述半圆夹的中部的连线垂直于水平面；

将所述待检测轴以自身的中轴线为轴顺时针转动90°；

在一个所述半圆夹的中部固定配重块，在另一个所述半圆夹的中部固定所述测力计的测量端，在轨道部件上固定所述测力计的固定端；

读取所述测力计的读数，并将此时所述测力计的读数设为第一读数；

分别将所述配重块和所述测力计从两个所述半圆夹上拆卸下来，并使所述待检测轴再次自然静止在所述轨道部件上；

将所述待检测轴以自身的中轴线为轴逆时针转动90°；

在另一个所述半圆夹的中部固定配重块，在一个所述半圆夹的中部固定所述测力计的测量端，在轨道部件上固定所述测力计的固定端；

读取所述测力计的读数，并将此时所述测力计的读数设为第二读数；

根据所述第一读数、所述第二读数、所述配重块与所述半圆夹之间的连接点到所述安装通孔的中轴线的最短距离，计算得到所述待检测轴的静不平衡力矩。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述第一读数、所述第二读数和所述半圆夹的中部到所述安装通孔的中轴线的距离，计算得到所述待检测轴的静不平衡力矩，包括：

根据力矩平衡原理得到：

Q×L-G×Z-F₁×L＝0； (1)

Q×L-G×Z-F₂×L＝0； (2)

将公式(1)和公式(2)联立得到：

<mrow> <mi>Z</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>F</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>F</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> <mi>L</mi> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>G</mi> </mrow> </mfrac> <mo>;</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

通过公式(3)计算得到：

<mrow> <mi>M</mi> <mo>=</mo> <mi>G</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mi>Z</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>F</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>F</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> <mi>L</mi> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>;</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，Q为所述配重块的质量，L为所述配重块与所述半圆夹之间的连接点到所述安装通孔的中轴线的最短距离，G为所述待检测传动轴的质量，Z为所述待检测轴的偏心距，F₁为所述第一读数，F₂为所述第二读数，M为不平衡力矩。