CN112747852A - 一种测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置和方法 - Google Patents

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王刚
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Abstract

本发明公开了一种测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置和方法，包括测功电机，测功电机具有筒状外壳，筒状外壳下部经摆动轴承连接固定基座，摆动轴承相对两侧分设有用于支撑外壳壳体的第一和第二浮动底座，第一和第二浮动底座与筒状外壳壳体相接处分别设有由第一和第二静压轴承油提供的油膜；沿径向，筒状外壳壳体上连接向外伸展的臂部，经筒状外壳壳体转动时的带动，臂部形成扭臂，扭臂转动位的前方位设有可读取和记录其扭力和扭矩的记录仪；测功电机具有转子，与转子同轴的浮动定子上装有励磁绕组；还包括可与电机主轴同轴转动的辊筒，辊筒的部分辊面形成待测试机动车驱动轮的摩擦作用面。

Description

一种测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置和方法
技术领域
本发明涉及大型精密机床设备领域的整车测功机，具体地说涉及一种测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置和方法。
背景技术
对于大尺寸大重量组件来说，由于其尺寸大并且比较重的特点，因此，在采用现有技术的重力扭矩传感器等常规手段来测量其受力或扭矩时，机械结构复杂，轴系长度增加，设备占用空间大，操作起来难度较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种可以快速准确测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置，包括：
一测功电机，所述测功电机具有一筒状外壳，所述筒状外壳的下部中间位经一摆动轴承连接一固定基座，所述摆动轴承的相对两侧，分别设置有用于支撑所述筒状外壳壳体的第一浮动底座和第二浮动底座，所述第一浮动底座与所述筒状外壳壳体相接处设有由第一静压轴承油提供的油膜，所述第二浮动底座与所述筒状外壳壳体相接处设有由第二静压轴承油提供的油膜；
沿径向，所述筒状外壳壳体上连接一向外伸展的臂部，经所述筒状外壳壳体转动时的带动，所述臂部形成一扭臂，所述扭臂转动位的前方位设有一可读取和记录其扭力和/或扭矩的记录仪；
所述测功电机具有一转子，与转子同轴的浮动定子上装有励磁绕组；
还包括一可与电机主轴同轴转动的辊筒，所述辊筒的部分辊面形成待测试机动车驱动轮的摩擦作用面。
作为本技术方案的进一步改进，所述摆动轴承为一竖向的关节轴承。
也作为本技术方案的进一步改进，所述第一浮动底座具有一用于调节辊筒浮动范围的第一滚动支撑调节机构。
还作为本技术方案的进一步改进，所述第二浮动底座具有一用于调节的辊筒浮动平衡的第二滚动支撑调节机构。
作为本发明的优选实施例之一，所述臂部沿水平方向向外伸展，所述记录仪为一测力计，所述测力计位于所述臂部的下方位。
同样作为本技术方案的进一步改进，该装置包括一个以上并排布置的所述辊筒，所述一个以上的辊筒的辊面分别形成待测试机动车不同驱动轮的摩擦作用面。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种采用上述装置测量大尺寸大重量组件受力或力矩的方法。
采用上述技术方案的该测量装置具有下列优点：
1、结构简单零件少体积小，精度高；
2、功耗小方便调节；
3、没有磨损,使用寿命长。
附图说明
图1为本发明测量装置的结构示意图；
图2为本发明测量装置的立体结构示意图；
图3为本发明主轴辊筒滚动支撑部分的结构示意，图3a和图3b分别为不同角度的示意，其中图3a为图3b的俯视图，为了便于表达，图3a中删除了测功电机外壳；
图4为本液压供油原理图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。
本发明通过采用静压轴承设备代替大尺寸大重量组件靠弹性体形变，解决测量大尺寸大重量组件受力或力矩的方法。
如图所示为应用在底盘测功机项目上的实例。图3.中为主轴辊筒滚动支撑部分，11为关节轴承，连接在测功电机外壳7表面的滚动支撑油路块12固定在固定座13，10为滚动支撑调节机构，14为摆动轴，15为所形成的摆动轴承的固定座。
图4为液压供油原理图。液压油使测功电机与支撑部分之间完全被油膜或气膜所隔开，就大大减少了因表面加工误差所产生的影响，而使该支撑具有很高的运动精度。当供油压力上升，从而测功电机的壳体绕主轴摆动。
图1和图2是底盘测功机主体部分，主轴辊筒3固定在测功电机转子1两侧，5为测力计组件，2为测力计，测力臂6固定在测功电机外壳7表面，悬置在浮动底座4上，浮动底座4的具体结构请参见图3中的具体结构。测试过程中，当机动车驱动轮与主轴辊筒3的表面31接触时带动主轴辊筒3转动，此时测功电机转子3也转动，而与转子同轴的浮动定子上装有励磁绕组，当励磁绕组无电流通过时，转子不受制动力矩的作用。当测功机滚筒稳定旋转，且给励磁线圈一定的电流时，对滚筒起加载作用的制动力矩，其大小与驱动轮对主轴滚筒的驱动转矩相等。根据作用力与反作用力的原理，使得测功机定子绕主轴摆动的电转矩大小与其制动转矩相等。因此，只要测得定子承受的电磁转矩，即可得到机动车驱动轮的转矩。测量定子承受的电磁转矩，通过测功机定子外壳安装测力臂及端部下方安装的驱动力传感器来进行，测功时，作用在定子上的电磁转矩使浮动的壳体绕主轴摆动，从而带动测力臂在力传感器上动作，输出电信号，该力F与测力臂长度L乘积，便是定子所受的电磁转矩数值。该数值即为驱动轮对滚筒的驱动转矩。
即，本发明中，测功电机外壳的下部经摆动轴承及其底座形成一个支点，两侧经静压轴承形成的浮动底座所支撑，依靠油膜或气膜的缓冲作用，并通过读取测力臂扭转后产生的扭力和扭矩的读取计算，来得到最终需要的数值。
其中，图中的测力臂6在静态状态下为水平方向沿径向向外伸展，测力计2及其测力计组件设于其臂体靠外侧位的下方。
图2中，设置了两个主轴辊筒3，其上部的辊面31可以分别用来承载待检测机动车的前轮和后轮。

Claims (7)

1.一种测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置，其特征在于，包括：
一测功电机，所述测功电机具有一筒状外壳，所述筒状外壳的下部中间位经一摆动轴承连接一固定基座，所述摆动轴承的相对两侧，分别设置有用于支撑所述筒状外壳壳体的第一浮动底座和第二浮动底座，所述第一浮动底座与所述筒状外壳壳体相接处设有由第一静压轴承油提供的油膜，所述第二浮动底座与所述筒状外壳壳体相接处设有由第二静压轴承油提供的油膜；
沿径向，所述筒状外壳壳体上连接一向外伸展的臂部，经所述筒状外壳壳体转动时的带动，所述臂部形成一扭臂，所述扭臂转动位的前方位设有一可读取和记录其扭力和/或扭矩的记录仪；
所述测功电机具有一转子，与转子同轴的浮动定子上装有励磁绕组；
还包括一可与电机主轴同轴转动的辊筒，所述辊筒的部分辊面形成待测试机动车驱动轮的摩擦作用面。
2.根据权利要求1所述的测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置，其特征在于，所述摆动轴承为一竖向的关节轴承。
3.根据权利要求1所述的测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置，其特征在于，所述第一浮动底座具有一用于调节辊筒浮动的第一滚动支撑调节机构。
4.根据权利要求1所述的测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置，其特征在于，所述第二浮动底座具有一用于调节辊筒浮动两侧平衡的第二滚动支撑调节机构。
5.根据权利要求1所述的测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置，其特征在于，所述臂部沿水平方向向外伸展，所述记录仪为一测力计，所述测力计位于所述臂部的下方位。
6.根据权利要求1所述的测量大尺寸大重量组件受力或力矩的装置，其特征在于，该装置包括一个以上并排布置的所述辊筒，所述一个以上的辊筒的辊面分别形成待测试机动车不同驱动轮的摩擦作用面。
7.一种测量大尺寸大重量组件受力或力矩的方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任一权利要求所述的装置。
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