CN107576351A - 转速转矩传感器及基于转速转矩传感器的测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种转速转矩传感器及基于转速转矩传感器的测量系统，涉及传感器技术。所述转速转矩传感器包括：法兰轴，所述法兰轴的两端设有法兰盘，所述法兰轴两端的法兰盘分别用于与动力设备和负载设备连接；所述法兰轴设置在壳体内，且所述法兰盘与所述壳体通过可拆卸的连接件连接。所述基于转速转矩传感器的测量系统包括上述转速转矩传感器。通过在所述法兰轴的两端设置所述法兰盘，将所述法兰盘分别用于与动力设备的转轴和负载设备的转轴连接，大大缩小了转速转矩传感器的轴向距离，减小了转速转矩传感器对安装空间的占用。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术，尤其涉及一种转速转矩传感器及基于转速转矩传感器的测量系统。
背景技术
转速转矩传感器安装于功率传动轴之间，可以测量各种发动机、电机、风机、压缩机、液压泵、齿轮箱等动力机械及传动机械的转矩、转速及功率，并且可以进行在线检测，以随时掌握上述机械设备的性能和工作情况，便于对上述机械设备进行实时调控。
目前，扭矩传感器通常包括弹性轴，通过检测弹性轴的形变和转速实现对机械设备的转矩和转速的检测。然而，现有技术中的转速转矩传感器的两端均延伸有轴伸，以与动力设备和负载设备连接，并且轴伸的长度较长，导致转速转矩传感器的轴距较长、体积较大，需要占用较大的安装空间。这样一来,对安装设备的同轴度要求就较为苛刻,否则极易造出设备的振动。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种用于转速转矩传感器及基于转速转矩传感器的测量系统，能够减小转速转矩传感器的轴向距离，减小转速转矩传感器占用的安装空间,并降低安装时同轴度的安装难度。
本发明的第一个方面是提供一种转速转矩传感器，包括：法兰轴，所述法兰轴的两端设有法兰盘，所述法兰轴两端的法兰盘分别用于与动力设备和负载设备连接；所述法兰轴设置在壳体内，且所述法兰盘与所述壳体通过可拆卸的连接件连接。
进一步地，所述连接件包括：定位卡子和定位螺栓，所述定位卡子包括第一端和第二端，所述定位卡子的第一端和第二端连接形成L型结构，所述定位卡子的所述第一端与所述壳体的外侧相贴合，所述定位卡子的第二端通过所述定位螺栓与所述法兰盘连接。
进一步地，所述法兰轴上设有多个应变片，多个所述应变片连接形成电桥，且相邻的两个所述应变片的对角呈90度；所述电桥与信号处理电路连接，所述信号处理电路用于对所述电桥输出的电压信号进行处理，所述信号处理电路输出所述法兰轴的扭矩参数。
进一步地，所述法兰轴上穿设有电源耦合变压器，所述电源耦合变压器用于对所述信号处理电路供电。
进一步地，所述法兰轴上穿设有信号耦合传输装置，所述信号耦合传输装置用于输出所述扭矩参数。
进一步地，所述法兰轴上设有带栅槽的齿盘；所述齿盘的一侧设有发光晶体管，所述发光晶体管用于发射红外光；所述齿盘的另一侧设有光接收管，所述光接收管用于接收红外光经过上述齿盘形成的光信号，所述光接收管输出所述法兰轴的转速参数。
进一步地，所述转速转矩传感器还包括：底座，所述底座与所述壳体连接，以支撑所述壳体。
进一步地，所述底座上设有调节螺栓，所述底座通过所述调节螺栓与所述壳体连接，所述调节螺栓用于调节所述壳体的高度。
本发明另一个方面提供一种基于转速转矩传感器的测量系统，包括：动力设备、转速转矩传感器和负载设备，所述转速转矩传感器为上述任一项所述的转速转矩传感器。
进一步地，所述转速转矩传感器的法兰轴两端的法兰盘分别通过联轴器与所述动力设备、负载设备连接。
本发明提供的转速转矩传感器及基于转速转矩传感器的测量系统，通过在所述法兰轴的两端设置所述法兰盘，将所述法兰盘分别用于与动力设备的转轴和负载设备的转轴连接，大大缩小了转速转矩传感器的轴向距离，减小了转速转矩传感器对安装空间的占用。
附图说明
图1为本发明实施例转速转矩传感器的主视图；
图2为图1的右视图；
图3为图1的仰视图；
图4为本发明实施例基于转速转矩传感器的测量系统的局部结构示意图。
其中，100-转速转矩传感器；110-法兰盘；120-壳体；130-连接件；131-定位卡；132-定位螺栓；140-底座；141-调节螺栓；142-插头；200-联轴器；300-固定螺栓。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，“上”、“下”、“左”、“右”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
图1为本发明实施例转速转矩传感器的主视图；图2为图1的右视图；图3为图1的仰视图。请参照图1-3，本实施例提供一种转速转矩传感器，包括：法兰轴，法兰轴的两端设有法兰盘110，法兰轴两端的法兰盘110分别用于与动力设备和负载设备连接；法兰轴设置在壳体120内，且法兰盘110与壳体120通过可拆卸的连接件130连接。
其中，法兰轴的两端分别固定有法兰盘110，法兰盘110可以通过键连接或者过盈配合与法兰轴固定；较佳地，法兰盘110与法兰轴一体设置；法兰盘110上可以均匀开设有多个第一安装孔，通过固定螺栓将联轴器与法兰盘110与联轴器的一端连接，然后将联轴器的另一端与动力设备或者负载设备连接。
本实施例中，转速转矩传感器还可以包括：底座140，底座140与壳体120连接，以支撑壳体120；其中，通过左右移动底座140还可以调节壳体120与法兰轴的间隙，使得左间隙与右间隙大小相同。较佳地，底座140上还可以设有调节螺栓141，底座140通过调节螺栓141与壳体120连接，以通过调节螺栓141调节壳体120相对于底座140的高度。其中，底座140上还可以设有插头142，以使转速转矩传感器可以通过插头142与外部的设备电连接，插头142可以为航空插头。
可以理解的是：可以在调节好壳体120与法兰轴之间的间隙之后，也即使得壳体120与法兰轴左右上下的间隙大致均匀之后，将底座140固定在外部的安装面上。其中，转速转矩传感器、动力设备、负载设备可以固定在同一基座上，且转速转矩传感器的法兰轴、动力设备的转轴、负载设备的转轴同轴，转速转矩传感器的底座140可以通过锁紧螺栓与基座连接。较佳地，底座140上开可以开设有减重孔或者减重槽，以减轻转速转矩传感器自身的重量。
较佳地，可以通过至少两个连接件130将壳体120与法兰盘110连接，便于对壳体120的定位，也即便于调整法兰轴与壳体120之间的间隙均匀。其中，壳体120呈圆环状，当通过两个连接件130将壳体120与法兰盘110连接时，两个连接件130的中心与壳体120的圆形在一条直线上，以使得法兰盘110与壳体120之间的间隙均匀，也即使得法兰轴与壳体120之间的间隙均匀，提高了转速转矩传感器的测量精度。其中，法兰盘110上还开设有中心定位孔，用于对法兰轴进行定位，使得法兰轴与动力设备的转轴或者负载设备的转轴中心线在同一条之间上。
例如：在动力设备的转轴或者负载设备的转轴上开设有中心定位孔，以在动力设备的转轴开设中心定位孔为例，通过定位销钉的两端分别伸入动力设备的转轴上中心定位孔和法兰轴上的中心定位孔，使得动力设备的转轴与法兰轴的中心线重合，由于在连接件130的作用下，法兰轴与壳体120之间的间隙保持均匀，只需要调整壳体120与底座140之间的距离，使得底座140的底面与外部的安装面重合即可。并且，在调节底座140与壳体120之间的距离的过程，在连接件130的定位作用下，壳体120与法兰轴之间的间隙始终保持均匀。
可以理解的是：在将法兰盘110与联轴器连接之前需要将连接件130拆卸下来。其中，连接件130还可以保证转速转矩传感器的整体性，避免转速转矩传感器的零件相互脱离。
本实施例提供的转速转矩传感器，通过在法兰轴的两端设置法兰盘110，将法兰盘110分别用于与动力设备的转轴和负载设备的转轴连接，大大缩小了转速转矩传感器的轴向距离，减小了转速转矩传感器对安装空间的占用。
此外，本实施例提供的转速转矩传感器，还能够避免使用轴承，使得法兰轴和动力设备的转轴同步旋转，更适用于高速和超速的工作场合，扩大了转速转矩传感器的适用范围。
进一步地，连接件130包括：定位卡子31和定位螺栓32，定位卡子31包括第一端和第二端，定位卡子31的第一端和第二端连接形成L型结构，定位卡子31的第一端与壳体120的外侧相贴合，定位卡子31的第二端通过定位螺栓32与法兰盘110连接。
其中，定位卡子31的第一端和第二端均呈板状，且二者相互垂直形成L型结构。定位卡子31的第二端与法兰盘110上均可以开设有第二安装孔，以通过定位螺栓32将定位卡子31与法兰盘110连接，使得法兰轴与壳体120之间的间隙能够保持均匀。其中，法兰盘110上的第一安装孔与第二安装孔可以相同。
进一步地，法兰轴上设有多个应变片，多个应变片连接形成电桥；电桥与信号处理电路连接，信号处理电路用于对电桥输出的电压信号进行处理，信号处理电路输出法兰轴的扭矩参数。
其中，相邻的两个应变片的对角呈90度，以提高应变片对法兰轴的形变的感知能力，从而提高检测精度。
其中，法兰轴上可以穿设有电源耦合变压器，电源耦合变压器用于对信号处理电路供电。法兰轴上还可以穿设有信号耦合传输装置，信号耦合传输装置用于输出扭矩参数。
具体地，电源耦合变压器和信号耦合传输装置可以固定在壳体120上；信号耦合传输装置可以为信号耦合变压器，也可以为光耦合信号传输装置，以实现扭矩测量信号的无接触传递输出。
本实施例的转速转矩传感器测量扭矩的过程可以为：
启动动力设备之后，动力设备的转轴带动转速转矩传感器的法兰轴和负载设备的转轴一起旋转，且法兰轴在转动力的作用下发生形变，法兰轴上的应变片也会发生相应的形变并导致其电阻值发生变化，相应地，电桥的电阻值也随之变化，由于法兰轴承受的扭矩与其形变量是一一对应的，电桥输出的电压信号与法兰轴的形变量是呈比例变化的，电桥输出的电压信号经信号耦合传输装置传递至信号处理电路之后，由信号处理电路对接收到的电压信号进行修理，例如，将该电压信号转换为可以测量的电压频率信号，由信号耦合传输装置将该电压频率信号进行处理并直接输出到相应的接收装置例如计算机，得到法兰轴的扭矩数值。
进一步地，法兰轴上可以设有带栅槽的齿盘；齿盘的一侧设有发光晶体管，发光晶体管用于发射红外光；齿盘的另一侧设有光接收管，光接收管用于接收红外光经过上述齿盘形成的光信号，光接收管输出法兰轴的转速参数。其中，齿盘上的栅槽等距离均匀分布。
本实施例的转速转矩传感器测量转速的过程可以为：
启动动力设备之后，动力设备的转轴带动转速转矩传感器的法兰轴和负载设备的转轴一起旋转，法兰轴上的齿盘随之一起旋转，且在法兰轴旋转的过程中，发光晶体管持续发出的红外线光柱，由于栅槽的阻隔，光接收管将接受到具有一定周期的光信号，光接收管对接收到的光信号进行耦合，并通过信号输出线输出具有一定周期的脉冲式电压信号，法兰轴的转速与脉冲式电压的周期是成一定比例关系的，因此，可以根据该脉冲式电压的频率计算出法兰轴的转速。
图4为本发明实施例基于转速转矩传感器的测量系统的局部结构示意图。请参照图4所示，本实施例还提供一种基于转速转矩传感器的测量系统，包括：动力设备、转速转矩传感器100和负载设备，转速转矩传感器100为上述任一实施例中的转速转矩传感器。
其中，转速转矩传感器100的结构及功能与前述实施例类似，此处不再赘述。
本实施例中，转速转矩传感器100中的法兰盘可以通过固定螺栓与联轴器200的一端连接，然后将联轴器200的另一端与动力设备或者负载设备连接。
本实施例提供的基于转速转矩传感器的测量系统，通过在法兰轴的两端设置法兰盘，将法兰盘分别与动力设备的转轴和负载设备的转轴连接，大大缩小了转速转矩传感器的轴向距离，减小了转速转矩传感器对安装空间的占用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种转速转矩传感器，其特征在于，包括：法兰轴，所述法兰轴的两端设有法兰盘，所述法兰轴两端的法兰盘分别用于与动力设备和负载设备连接；所述法兰轴设置在壳体内，且所述法兰盘与所述壳体通过可拆卸的连接件连接。
2.根据权利要求1所述的转速转矩传感器，其特征在于，所述连接件包括：定位卡子和定位螺栓，所述定位卡子包括第一端和第二端，所述定位卡子的第一端和第二端连接形成L型结构，所述定位卡子的所述第一端与所述壳体的外侧相贴合，所述定位卡子的第二端通过所述定位螺栓与所述法兰盘连接。
3.根据权利要求1所述的转速转矩传感器，其特征在于，所述法兰轴上设有多个应变片，多个所述应变片连接形成电桥，且相邻的两个所述应变片的对角呈90度；所述电桥与信号处理电路连接，所述信号处理电路用于对所述电桥输出的电压信号进行处理，所述信号处理电路输出所述法兰轴的扭矩参数。
4.根据权利要求3所述的转速转矩传感器，其特征在于，所述法兰轴上穿设有电源耦合变压器，所述电源耦合变压器用于对所述信号处理电路供电。
5.根据权利要求3所述的转速转矩传感器，其特征在于，所述法兰轴上穿设有信号耦合传输装置，所述信号耦合传输装置用于输出所述扭矩参数。
6.根据权利要求1所述的转速转矩传感器，其特征在于，所述法兰轴上设有带栅槽的齿盘；所述齿盘的一侧设有发光晶体管，所述发光晶体管用于发射红外光；所述齿盘的另一侧设有光接收管，所述光接收管用于接收红外光经过上述齿盘形成的光信号，所述光接收管输出所述法兰轴的转速参数。
7.根据权利要求1所述的转速转矩传感器，其特征在于，还包括：底座，所述底座与所述壳体连接，以支撑所述壳体。
8.根据权利要求7所述的转速转矩传感器，其特征在于，所述底座上设有调节螺栓，所述底座通过所述调节螺栓与所述壳体连接，所述调节螺栓用于调节所述壳体的高度。
9.一种基于转速转矩传感器的测量系统，其特征在于，包括：动力设备、转速转矩传感器和负载设备，所述转速转矩传感器为权利要求1-8任一项所述的转速转矩传感器。
10.根据权利要求9所述的基于转速转矩传感器的测量系统，其特征在于，所述转速转矩传感器的法兰轴两端的法兰盘分别通过联轴器与所述动力设备、负载设备连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180112 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |