CN111811710A - 一种开关阀用电动机构扭矩测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关阀用电动机构扭矩测试装置，属于动力装置测试技术领域。本发明的开关阀用电动机构扭矩测试装置通过采用磁滞离合器作为扭矩负载，负载稳定、精度高、使用寿命长；该装置采用摇臂和拉压力传感器的组合方式实现了将扭矩分解为力与力臂的形式，通过拉压力传感器实现扭矩测量，瞬时响应快，解决了传统扭矩传感器小范围转角响应慢的问题，实现了有限角度范围往复运转的扭矩高精度测量；该装置通过磁滞离合器施加负载力矩，属于非接触方式，无摩擦，长时间工作稳定，可用于电动机构的寿命耐久性测试。

Description

一种开关阀用电动机构扭矩测试装置

技术领域

本发明属于动力装置测试技术领域，具体涉及一种开关阀用电动机构扭矩测试装置。

背景技术

与传统阀门不同，电动阀门的主要特点是响应速度快、运行精准、可远程操作等，随着电动阀门的广泛应用，作为电动阀门的核心组成部件即电动机构技术也得到了发展，电动机构通过电机和传动结构减速增扭后驱动阀门的开关，一般为往复旋转，开关阀用电动机构的主要性能指标为输出扭矩和转角，目前通常采用扭矩测量装置对电动机构进行测试，该类扭矩测量装置主要从测功机类产品性能测试领域发展而来。

现有扭矩测量装置由磁粉制动器、扭矩传感器、分度盘、底座及参数采集系统组成，磁粉制动器用于施加负载力矩，扭矩传感器测量扭矩，分度盘实现转角测量，在实际测量过程中，由于开关阀运行方式为往复旋转一定角度，而非稳定的圆周运动，在小角度运转条件下扭矩传感器响应不敏感，导致扭矩测量误差较大；磁粉制动器依靠磁粉产生摩擦力后形成负载扭矩，受限于磁粉制动器结构，随着运行时间的增加，在一定区间内往复旋转的磁粉会产生不均匀分布和磁粉发热，导致施加的负载扭矩波动较大失真，因此无法实现开关阀类电动机构扭矩的精确测量和耐久性寿命试验测试。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何实现小转角往复运转电动机构输出扭矩和转角测量。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种开关阀用电动机构扭矩测试装置，包括拉压力传感器2、摇臂3、磁滞离合器4、第一柔性联轴器501、第二柔性联轴器502、角位移传感器6、支座7和被测试电动机构8；通过第一柔性联轴器501、第二柔性联轴器502将磁滞离合器4、角度传感器6、支座7和被测电动机构8串联连接，摇臂3安装在磁滞离合器4输出轴上。

优选地，所述磁滞离合器4的输入轴与角位移传感器6通过第二柔性联轴器502相连，同时角位移传感器6还通过第一柔性联轴器501与被测电动机构8的输入轴连接，支座7用于支撑被测电动机构8；磁滞离合器4的输出轴通过摇臂3将传递的扭矩转化为拉力，并通过与摇臂3相连的拉压力传感器2实现拉力测量，拉力与摇臂3力臂的距离L的乘积即为被测扭矩；被测试电动机构8运行时，扭矩依次通过第一柔性联轴器501、角度传感器6、第二柔性联轴器502、磁滞离合器4传递，并由磁滞离合器4的输出轴输出，当被测电动机构8的输出扭矩超过磁滞离合器4的设定值时，磁滞离合器4脱开。

优选地，所述角位移传感器6用于测量被测电动机构8的旋转角度。

优选地，所述磁滞离合器4、角位移传感器6、支座7、被测试电动机构8之间同轴。

优选地，所述磁滞离合器4、角位移传感器6、支座7、被测试电动机构底部均为V型结构，且底座1对应位置设有形状相匹配的V型凹槽。

优选地，所述磁滞离合器4、角位移传感器6、支座7、被测试电动机构8的轴向方向与摇臂3的轴向方向呈90度。

优选地，还包括底座1，所述拉压力传感器2、摇臂3、磁滞离合器4、第一柔性联轴器501、第二柔性联轴器502、角位移传感器6、支座7和被测试电动机构8均安装在底座1上。

优选地，所述拉压力传感器2、磁滞离合器4、角位移传感器6、支座7均固定在所述底座1上且与底座1接触。

本发明又提供了一种利用所述的装置实现往复运转的被测电动机构8的输出扭矩和转角的测量的方法。

本发明又提供了一种将所述的装置用于电动机构的寿命耐久性测试的应用。

(三)有益效果

本发明的开关阀用电动机构扭矩测试装置通过采用磁滞离合器作为扭矩负载，负载稳定、精度高、使用寿命长；该装置采用摇臂和拉压力传感器的组合方式实现了将扭矩分解为力与力臂的形式，通过拉压力传感器实现扭矩测量，瞬时响应快，解决了传统扭矩传感器小范围转角响应慢的问题，实现了有限角度范围往复运转的扭矩高精度测量；该装置通过磁滞离合器施加负载力矩，属于非接触方式，无摩擦，长时间工作稳定，可用于电动机构的寿命耐久性测试；该装置可承受高低温，用于电动机构的高低温工作试验研究。

附图说明

图1为本发明的电动机构扭矩测试装置立体图；

图2为本发明的电动机构扭矩测试装置侧视图；

图3为图2中A部放大图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供一种开关阀用电动机构扭矩测试装置，采用磁滞离合器和分解式力臂扭矩测量方法的测试装置，可实现小转角往复运转电动机构输出扭矩和转角测量，适用于电动机构寿命耐久性考核试验。

磁滞离合器作为一种控制方便、准确性高，稳定可靠的动态负载施加装置，利用磁滞原理，通过控制励磁系线圈的电流来控制电磁扭矩。磁滞离合器由转子、定子、定子磁极组成，定子磁极有一狭缝，薄壁杯形转子在狭缝中旋转。励磁线圈通电后产生磁场，转子在密布磁场的间隙产生磁滞效应。电动机构拖动磁滞离合器转轴旋转时，即产生一个动态的负载，这个负载仅由励磁电流的大小决定，当滑转转速发生变化时，负载不会受之影响。除轴承摩擦会消耗一定的能量外，磁滞离合器的能量损失很小，效率较高。

本发明的电动机构扭矩测试装置如图1所示，主要由底座1、拉压力传感器2、摇臂3、磁滞离合器4、第一柔性联轴器501、第二柔性联轴器502、角位移传感器6、支座7、被测试电动机构8组成。其他部件都安装于底座1上；本方案通过柔性联轴器将磁滞离合器4、角度传感器6、支座7和被测电动机构8串联连接，摇臂3安装在磁滞离合器4输出轴上，用于测量扭矩，并以底座1作为试验支撑平台。

被测试电动机构8运行时，扭矩依次通过第一柔性联轴器501、角度传感器6、第二柔性联轴器502、磁滞离合器4传递，并由磁滞离合器4的输出轴输出，当被测电动机构8的输出扭矩超过磁滞离合器4的设定值时，磁滞离合器4脱开，避免被测电动机构8出现过流。

磁滞离合器4的输入轴与角位移传感器6通过第二柔性联轴器502相连，同时角位移传感器6还通过第一柔性联轴器501与被测电动机构8的输入轴连接，支座7用于支撑被测电动机构8。

如图2中所示，磁滞离合器4的输出轴通过摇臂3将传递的扭矩转化为拉力，并通过与摇臂3相连的拉压力传感器2实现拉力测量，拉力与摇臂3力臂的距离L的乘积即为被测扭矩，通过角位移传感器6测量旋转角度。

如图3所示，为保证磁滞离合器4、角位移传感器6、支座7、被测试电动机构8之间同轴，磁滞离合器4、角位移传感器6、支座7、被测试电动机构底部均为V型结构，且底座1上设有相匹配的V型凹槽，采用V型定位方式，保证了以上零部件的同轴度，消除了不同心对扭矩测量的影响。

可以看出，通过采用磁滞离合器和力臂式扭矩测量的电动机构扭矩测试装置，实现了往复运转式电动机构的高精度扭矩及角度测量，且可作为扭矩试验台使用，用于考核产品寿命耐久性。本发现电动机构扭矩测量装置可放入高温试验箱内，完成电动机构的高低温试验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种开关阀用电动机构扭矩测试装置，其特征在于，包括拉压力传感器(2)、摇臂(3)、磁滞离合器(4)、第一柔性联轴器(501)、第二柔性联轴器(502)、角位移传感器(6)、支座(7)和被测试电动机构(8)；通过第一柔性联轴器(501)、第二柔性联轴器(502)将磁滞离合器(4)、角度传感器(6)、支座(7)和被测电动机构(8)串联连接，摇臂(3)安装在磁滞离合器(4)输出轴上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁滞离合器(4)的输入轴与角位移传感器(6)通过第二柔性联轴器(502)相连，同时角位移传感器(6)还通过第一柔性联轴器(501)与被测电动机构(8)的输入轴连接，支座(7)用于支撑被测电动机构(8)；磁滞离合器(4)的输出轴通过摇臂(3)将传递的扭矩转化为拉力，并通过与摇臂(3)相连的拉压力传感器(2)实现拉力测量，拉力与摇臂(3)力臂的距离L的乘积即为被测扭矩；被测电动机构(8)运行时，扭矩依次通过第一柔性联轴器(501)、角度传感器(6)、第二柔性联轴器(502)、磁滞离合器(4)传递，并由磁滞离合器(4)的输出轴输出，当被测电动机构(8)的输出扭矩超过磁滞离合器(4)的预设值时，磁滞离合器(4)脱开。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述角位移传感器(6)用于测量被测电动机构(8)的旋转角度。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁滞离合器(4)、角位移传感器(6)、支座(7)、被测电动机构(8)之间同轴。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁滞离合器4、角位移传感器6、支座7、被测试电动机构底部均为V型结构，且底座1对应位置设有形状相匹配的V型凹槽。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述磁滞离合器(4)、角位移传感器(6)、支座(7)、被测电动机构(8)的轴向方向与摇臂(3)的轴向方向呈90度。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括底座(1)，所述拉压力传感器(2)、摇臂(3)、磁滞离合器(4)、第一柔性联轴器(501)、第二柔性联轴器(502)、角位移传感器(6)、支座(7)和被测电动机构(8)均位于底座(1)上。

8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述拉压力传感器(2)、磁滞离合器(4)、角位移传感器(6)、支座(7)均固定在所述底座(1)上且与底座(1)接触。

9.一种利用权利要求1至8中任一项所述的装置实现往复运转的被测电动机构(8)的输出扭矩和转角的测量的方法。

10.一种将如权利要求1至8中任一项所述的装置用于电动机构的寿命耐久性测试的应用。

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