CN112326107A - 一种扭矩标准机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种扭矩标准机，包括机身，机身上设置有轴承，轴承的一端连接有杠杆，机身上设置有用于向被检器具输入扭矩的扭矩输入机构，扭矩输入机构与轴承之间用于安装所述被检器具，机身和/或轴承的轴承座上设置有反力支架，扭矩标准机还包括至少一对测力装置，每对测力装置均包括两个分别连接于杠杆两端与反力支架之间的、用于在杠杆具有转动趋势时向所述杠杆施加同向阻力矩的测力部件。本发明提供了一种能够减小杠杆的转动支撑位置所受正压力的扭矩标准机。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对扭矩传感器或标准扭矩扳子进行校准的扭矩标准机。
背景技术
扭矩标准机是一种高精度标准器，其用于对扭矩传感器或者具有扭矩传感器的标准扭矩扳子进行校准。
现有的该类设备如中国专利CN207163652U公开的“一种基于净重式扭矩标准机的标准扭矩扳子检定装置”，包括机身，机身上设置有伺服电机、减速机构和等臂杠杆，等臂杠杆的两端连接有力值砝码，机身上还设置有装有静压轴承的轴承座，等臂杠杆连接于静压轴承的一端，静压轴承的另一端与减速机构之间用于安装被检器具。
其使用过程如下：使用时，将被检的标准扭矩扳子串联于减速机构与静压轴承之间，在等臂杠杆的两端挂上合适的力值砝码，设置好所需的标准扭矩值，然后伺服电机对减速机构施加扭矩，扭矩通过标准扭矩扳子、静压轴承传递给等臂杠杆，当等臂杠杆水平时，此时设定的标准扭矩值完全作用于被检的标准扭矩扳子，将被检标准扭矩扳子的示值与设定的标准扭矩值进行比较，设定的标准扭矩值等于两端力值砝码所产生的扭矩之差，完成相应的检定工作。
现有的这种扭矩校准设备存在的问题在于，作为一种对扭矩传感器或者标准扭矩扳子进行校准的高精度标准器，其应该从一切可能上去降低有可能的校准误差，而目前来看，影响校准精度的主要位置就是等臂杠杆的转动支撑位置所产生的阻力扭矩，等臂杠杆的转动支撑位置即静压轴承处所受到的转动阻力f=μN，μ表示静压轴承的摩擦系数，N表示等臂杠杆对静压轴承的正压力，现有技术中，采用砝码加载方式，N值等于等臂杠杆自重与两端力值砝码的重力之和，无法进行改变，要想减小该处f值，只能通过减小摩擦系数的方式，因此使用成本较高的静压轴承，当然有的公开专利中，使用成本更加高的气浮轴承，这些高精度轴承不仅成本较高，而且其使用要求也相当严格，当然这也从根本上解决不了N值较大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够减小杠杆的转动支撑位置所受正压力的扭矩标准机。
为解决上述技术问题，本发明中的技术方案如下：
一种扭矩标准机，包括机身，机身上设置有轴承，轴承的一端连接有杠杆，机身上设置有用于向被检器具输入扭矩的扭矩输入机构，扭矩输入机构与轴承之间用于安装所述被检器具，机身和/或轴承的轴承座上设置有反力支架，扭矩标准机还包括至少一对测力装置，每对测力装置均包括两个分别连接于杠杆两端与反力支架之间的、用于在杠杆具有转动趋势时向所述杠杆施加同向阻力矩的测力部件。
所述测力部件为拉压力传感器。
每对测力装置中的两个测力部件沿杠杆的转动中心呈中心对称布置。
所述测力部件包括内腔用于填充液体的缸体，缸体上连接有用于检测缸体内液体压力的液压传感器，缸体上设置有传力口，传力口处密封固定有封堵所述传力口且内侧面与所述液体接触的用于在内外方向上传递压力的传力膜片，传力膜片外侧固定有传力杆，缸体、传力杆中的一个部件与反力支架铰接相连，另外一个部件与所述杠杆铰接相连。
所述缸体和传力杆竖向布置或水平布置。
每对测力装置中的两个测力部件的缸体的内腔通过连通管连通，每对测力装置中的两个测力部件中，传力杆与传力膜片的接触面积相同。
所述缸体与所述反力支架铰接相连，传力杆与所述杠杆铰接相连，传力杆的长度长于所述缸体。
所述测力装置有两对。
本发明的有益效果为：在使用时，将被检器具串连于扭矩输入机构与轴承之间，通过扭矩输入机构向被检器具施加扭矩，该扭力传递到杠杆上，进而作用到反力支架与杠杆之间的测力部件上，并被测力部件测得，测力部件为杠杆提供一个阻止杠杆转动的阻力扭矩，每对测力装置的两个测力部件为杠杆提供同向的阻力扭矩，通过测力部件的阻力扭矩之和与被检器具的示值进行比较，来对被检器具进行校准，在本发明中，由于每对测力装置的两个测力部件为杠杆提供同向的阻力扭矩，因此每对测力装置的两个测力部件对杠杆的作用力方向是相反的，此时两个测力部件的作用力之差决定轴承所受的正压力，相比现有技术中杠杆两端力值砝码的重力之和决定轴承所受的正压力而言，正压力可以大大减小。
进一步的，传力膜片受到杠杆作用力时，对缸体内的液体施压，通过液压传感器测得液体压力，通过传力杆与传力膜片的接触面积换算出受力进而获得对杠杆的阻力，采用传力膜片结构，传力膜片与缸体之间无摩擦力存在，避免摩擦力影响力的测量。
进一步的，每对测力装置中的两个测量部件之间的缸体的内腔是相通的，这样保证了两个测量部件的缸体内部压力一致，保证了每个测力部件对杠杆作用力的一致，这样由两个测力部件的作用力之差决定的轴承所受的正压力就会最小。
附图说明
图1是本发明的实施例1的结构示意图；
图2是图1中测力装置与杠杆、反力支架的配合示意图；
图3是本发明的实施例2中测力装置与杠杆的配合示意图；
图4是本发明的实施例3中测力装置与杠杆的配合示意图；
图5是本发明的实施例4中测力装置与杠杆的配合示意图。
具体实施方式
一种扭矩标准机的实施例1如图1~2所示：包括机身1，机身上设置有轴承4，本实施例中的轴承为液体静压轴承，其包括固定于机身上的轴承座3和转动装配于轴承座中的轴线沿左右方向延伸的传动轴2，轴承的传动轴的一端固定有杠杆7，机身上设置有用于向被检器具输入扭矩的扭矩输入结构，本实施例中的扭矩输入结构为减速电机13，减速电机沿左右方向导向移动装配于机身上，扭矩输入结构与轴承之间用于安装被检器具。
轴承座上设置有反力支架5，扭矩标准机还包括一对测力装置，该对测力装置包括两个连接于杠杆两端与反力支架之间的、用于在杠杆具有转动趋势时向杠杆施加同向阻力矩的测力部件6，比如说在本实施例中，当杠杆具有逆时针转动趋势时，两个测力部件均向杠杆施加顺时针的阻力矩。该对测力装置中的两个测力部件沿杠杆的转动中心呈中心对称布置，测力部件包括内腔用于填充液体10的缸体9，液体10可以是液压油，缸体上连接有用于检测缸体内液体压力的液压传感器8，缸体9上设置有传力口，传力口处密封固定有封堵所述传力口且内侧面与所述液体接触的用于在内外方向上传递压力的传力膜片10，本实施例中的传力膜片为0.3mm厚度的不锈钢片，传力膜片外侧焊接固定有传力杆11，缸体与所述反力支架铰接相连，传力杆11与杠杆7铰接相连，传力杆的长度长于缸体。在本实施例中，测力部件6竖向布置，杠杆7水平布置，测力装置中的两个测力部件的缸体的内腔通过连通管12连通，这样两个测力部件的内腔压力一致，该对测力装置中的两个测力部件中，传力杆与传力膜片的接触面积相同。
以对扭矩传感器校准为例对本扭矩标准机的使用进行说明，将扭矩传感器串联于减速电机13与轴承4的传动轴之间，通过减速电机对扭矩传感器施加扭矩，扭矩传感器将该扭力通过传动轴传递给杠杆7，杠杆两端被测力部件阻挡而不能转动，杠杆随不能转动，但是仍有力的传递，杠杆两端通过传力杆对传力膜片施压，进而对相应缸体中的液压油施压，液压传感器测得液体压强P，通过传力杆与传力膜片的接触面积S，可计算得到传力杆受力F=P*S， 该力与杠杆所受到的力方向相反，大小相同，2FL即时杠杆所受到的扭矩，L表示测力部件距离杠杆转动中心的距离即力臂，根据计算值和扭矩传感器的示值比较来对扭矩传感器进行校准。关于轴承所受到的阻力扭矩，取决于传动轴位置所受到的正压力，由于两个测力部件对杠杆的作用力方向是相反的，因此两个测力部件的合力对杠杆不会产生正压力，传动轴所受到的正压力仅有杠杆的重力，这个并不高，因此可以保证校准精度。在本发明的其它实施例中，当需要校准的扭力值较小时，扭矩输入结构也可以是一个手动式的扭矩输入结构；轴承还可以是气浮轴承等其它轴承；测力部件也可以是S形拉压力传感器或轮辐式测力传感器。
扭矩标准机的实施例2如图3所示，实施例2与实施例1不同的是，两个测力部件6水平布置，杠杆7竖直布置，该方案中，可以减小测力部件本身重量对轴承的传动轴位置所受到的正压力影响。
扭矩标准机的实施例3如图4所示：实施例3与实施例1不同的是，测力装置有两对，此方案相比实施例1的优点在于，杠杆受到顺时针转动扭矩和逆时针转动扭矩时，都可以对被检器具进行校准。图中项7表示杠杆，项6表示一对测力装置中的两个测力部件。
扭矩标准机的实施例4如图5所示：实施例4与实施例2不同的是，测力装置有两对。图中项7表示杠杆，项6表示一对测力装置中的两个测力部件。
Claims (8)
1.一种扭矩标准机，包括机身，机身上设置有轴承，轴承的一端连接有杠杆，机身上设置有用于向被检器具输入扭矩的扭矩输入机构，扭矩输入机构与轴承之间用于安装所述被检器具，其特征在于：机身和/或轴承的轴承座上设置有反力支架，扭矩标准机还包括至少一对测力装置，每对测力装置均包括两个分别连接于杠杆两端与反力支架之间的、用于在杠杆具有转动趋势时向所述杠杆施加同向阻力矩的测力部件。
2.根据权利要求1所述的扭矩标准机，其特征在于：所述测力部件为拉压力传感器。
3.根据权利要求1所述的扭矩标准机，其特征在于：每对测力装置中的两个测力部件沿杠杆的转动中心呈中心对称布置。
4.根据权利要求1所述的扭矩标准机，其特征在于：所述测力部件包括内腔用于填充液体的缸体，缸体上连接有用于检测缸体内液体压力的液压传感器，缸体上设置有传力口，传力口处密封固定有封堵所述传力口且内侧面与所述液体接触的用于在内外方向上传递压力的传力膜片，传力膜片外侧固定有传力杆，缸体、传力杆中的一个部件与反力支架铰接相连，另外一个部件与所述杠杆铰接相连。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的扭矩标准机，其特征在于：所述缸体和传力杆竖向布置或水平布置。
6.根据权利要求5所述的扭矩标准机，其特征在于：每对测力装置中的两个测力部件的缸体的内腔通过连通管连通，每对测力装置中的两个测力部件中，传力杆与传力膜片的接触面积相同。
7.根据权利要求5所述的扭矩标准机，其特征在于：所述缸体与所述反力支架铰接相连，传力杆与所述杠杆铰接相连，传力杆的长度长于所述缸体。
8.根据权利要求5所述的扭矩标准机，其特征在于：所述测力装置有两对。
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