CN112985690A - 一种扭矩传感器校准用扭矩标准机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种扭矩传感器校准用扭矩标准机，包括基座，基座上通过轴承转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的传动轴，传动轴的一端设置有用于与被检的扭矩传感器连接的扭矩传感器连接结构，基座上还设置有驱动传动轴转动的动力源，传动轴上固定有水平布置的标准力臂，标准力臂的两端分别设置有用于向标准力臂施加水平方向转动扭矩的第一砝码加载装置和第二砝码加载装置，第一砝码加载装置、第二砝码加载装置均转动轴线水平设置的换向轮和绕经于所述换向轮上的与标准力臂相连的拉绳，第一砝码加载装置、第二砝码加载装置还包括用于与对应拉绳相连的加载砝码。本发明提供了一种可以减小传动轴与轴承之间正压力的扭矩传感器校准用扭矩标准机。
Description
技术领域
本发明涉及检定设备中的扭矩传感器校准用扭矩标准机。
背景技术
扭矩标准机是一种用于产生标准扭矩以用于检定标准扭矩仪的设备，现有的扭矩标准机如中国专利CN105043663A公开的“空气轴承式扭矩标准机”，包括基座、标准力臂、空气轴承、砝码加载装置、减速机、输出主轴和扭矩传感器，标准力臂通过输出主轴即传动轴安装在空气轴承上，空气轴承固定在基座上，标准力臂的两端设置有砝码悬吊部件，砝码加载装置包括设置于砝码悬吊部件上的砝码。减速机安装在基座上，由伺服电机驱动，减速机的水平输出轴中心线与输出主轴的中心线在同一直线上，伺服电机和减速机一起构成动力源。
使用时将待校准的扭矩传感器设置于减速机与输出主轴之间，通过砝码加载装置将适当的砝码加载到标准力臂上，形成一个标准扭矩值，即力值与长度的乘积，此时标准力臂将发生倾斜，减速机通过扭矩传感器向标准力臂施加扭矩，将标准力臂调整到水平状态后，读取扭矩传感器的示值，比较扭矩传感器与标准扭矩值，分析扭矩传感器的误差，从而实现对扭矩传感器的检定校准。
由此可见，为了保证校准精度，就必须保证输出主轴处产生的阻力扭矩应该足够小，该公开文件中为了减小输出主轴出产生的阻力扭矩，输出主轴通过空气轴承安装于基座上，空气轴承相比传统的滚子轴承能够产生更小的阻力扭矩，但是其成本较高，同时根据F=μN，F表示转动阻力，μ表示摩擦系数，N表示输出主轴对空气轴承的正压力，其主要值时标准力臂两端所挂砝码的重量之和，因此即使选择了成本较高的空气轴承，也只是减小了μ值，N值较大的问题依然克服不了。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以减小传动轴与轴承之间正压力的扭矩传感器校准用扭矩标准机。
本发明的技术方案为：
一种扭矩传感器校准用扭矩标准机，包括基座，基座上通过轴承转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的传动轴，传动轴的一端设置有用于与被检的扭矩传感器连接的扭矩传感器连接结构，基座上还设置有驱动传动轴转动的动力源，传动轴上固定有水平布置的标准力臂，标准力臂的两端分别设置有用于向所述标准力臂施加水平方向转动扭矩的第一砝码加载装置和第二砝码加载装置，第一砝码加载装置、第二砝码加载装置均转动轴线水平设置的换向轮和绕经于所述换向轮上的与标准力臂相连的拉绳，第一砝码加载装置、第二砝码加载装置还包括用于与对应拉绳相连的加载砝码。
所述换向轮为扇形换向轮。
换向轮通过换向轮轮轴安装于基座上，换向轮的直径是所述换向轮轮轴直径的至少五倍。
基座还包括位于传动轴上侧的悬吊结构，传动轴的上端通过悬吊绳与所述悬吊结构相连，悬吊绳与所述传动轴同轴线布置。
各砝码加载装置均包括两个换向轮，同一砝码加载装置的两个换向轮沿标准力臂的宽度方向置于标准力臂的两侧，各换向轮上均绕经有所述拉绳。
第一砝码加载装置对标准力臂的作用力方向与第二砝码加载装置对标准力臂的作用力方向相反。
本发明的有益效果为：本发明中，第一砝码加载装置、第二砝码加载装置均包括转动轴线水平设置的换向轮，通过换向轮、拉绳的换向，改变加载砝码的加载力方向，使得第一加载砝码加载装置、第二砝码加载装置对标准力臂施加水平方向的转动扭矩，而非现现有技术中加载砝码对标准力臂施加竖直方向上的转动扭矩，这样加载砝码的重量就不会形成传动轴与轴承之间的正压力，从而可以有效减小传动轴与轴承之间的正压力，减小传动轴转动时所受到的阻力矩。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是图1的俯视图。
具体实施方式
一种扭矩传感器校准用扭矩标准机的实施例如图1~3所示：包括基座6，基座6上通过轴承4转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的传动轴3，本实施例中的轴承4为滚子轴承，基座还包括位于传动轴3上侧的悬吊结构，在本实施例中悬吊结构为一个吊臂1，传动轴3的上端通过悬吊绳2与悬吊结构相连，悬吊绳与传动轴3同轴线布置。
传动轴的下端设置有用于与被检的扭矩传感器7连接的扭矩传感器连接结构，基座上于传动轴的下侧设置有动力源8，动力源为减速电机，减速电机具有与传动轴同轴线布置的扭矩输出端，在本实施例中，扭矩传感器连接结构和扭矩输出端均为内方孔结构，使用时，将被检的扭矩传感器两端的外方头9分别插入到扭矩传感器连接结构和扭矩输出端的内方孔中。
传动轴3上固定有水平布置的标准力臂5，标准力臂5的两端分别设置有用于向标准力臂施加水平方向转动扭矩的第一砝码加载装置10和第二砝码加载装置11，第一砝码加载装置10包括一组第一加载砝码13和两个转动轴线沿左右方向延伸的第一换向轮，两个第一换向轮沿标准力臂宽度方向置于标准力臂的两侧，图中项11表示位于标准力臂5前侧的第一换向轮，项19表示位于标准力臂后侧的第一换向轮。第二砝码加载装置11包括一组第二加载砝码17和两个转动轴线沿左右方向延伸的第二换向轮，两个第二换向轮沿标准力臂宽度方向置于标准力臂的两侧，图中项23表示位于标准力臂前侧的第二换向轮，项24表示位于标准力臂后侧的第二换向轮。第一换向轮、第二换向轮分别置于标准力臂长度方向的两端，各第一换向轮上绕经有第一拉绳，各第二换向轮上绕经有第二拉绳，图中项12表示绕经标准力臂前侧的第一换向轮上的第一拉绳，项14表示与该拉绳下端相连的砝码托盘；项20表示绕经标准力臂后侧的第一换向轮上的第一拉绳，项15表示与该拉绳下端相连的砝码托盘；项21表示绕经标准力臂前侧的第二换向轮上的第二拉绳，项16表示与该拉绳下端相连的砝码托盘；项22表示绕经标准力臂后侧的第二换向轮上的第二拉绳，项18表示与该拉绳相连的砝码托盘。对应的加载砝码通过放置于对应的砝码托盘上而实现与对应拉伸连接。第一拉绳的一端与标准力臂5相连，第一砝码13连接于其中一个第一拉绳的下端，第二拉绳的一端与标准力臂5相连，第二砝码17连接于其中一个第二拉绳的下端，通过换向轮的换向，使得第一砝码、第二砝码对标准力臂的作用力方向均在水平方向，且方向相反，第一砝码加载装置、第二砝码加载装置对标准力臂的转动扭矩方向相同，设第一砝码产生的水平方向转动扭矩为M1，第二砝码产生的水平方向转动扭矩为M2，则标准力臂所受到的转动扭矩为M1+M2。
在本实施例中，第一换向轮、第二换向轮均为非整圆的扇形换向轮，这样有助于节省产品占用空间。各换向轮分别通过各自对应的换向轮轮轴27安装于基座上，换向轮的直径是对应换向轮轮轴直径的10倍，这样有助于减少换向轮轴处产生的阻力矩。
假定本实施例中标准力臂的长度方向沿左右方向延伸，使用时，首先，标准力臂沿左右方向延伸姿态下，将第一砝码连接于标准力臂前侧的第一拉绳上，具体的只需将第一砝码13置于对应砝码托盘上即可，第一砝码向标准力臂施加M1的转动扭矩，标准力臂后侧的第一拉绳所连接的托盘空载；将第二砝码连接于标准力臂后侧的第二拉绳上，通过第二砝码向标准力臂施加M2的转动扭矩，标准力臂前侧的第二拉绳所连接的托盘空载，标准力臂产生图3方向的逆时针旋转，将被检的扭矩传感器置于传动轴与减速电机之间，减速电机通过扭矩传感器向传动轴施加扭矩，调整标准力臂重新至沿左右方向的姿态，此时传动轴所受到的水平方向转动扭矩为M1+M2，通过该值与扭矩传感器的示值比较来对扭矩传感器进行校准。本发明中，第一砝码、第二砝码的作用力不会通过传动轴传递给轴承，不会形成传动轴与轴承之间的正压力，因此减小了传动轴与轴承之间产生的阻力扭矩；传动轴通过悬吊绳与悬吊结构相连，传动轴的重量被悬吊绳承担，也不作用于轴承上。在需要标准力臂进行图3方向的顺时针转动时，需要在第一砝码加载装置、第二砝码加载装置的另外一个第一拉绳上连接加载砝码。
在本发明的其它实施例中，第一砝码加载装置、第二砝码加载装置对标准力臂的作用力方向也可以相同；换向轮也可以是完整的圆形轮；悬吊绳、悬吊结构还可以不设；换向轮的直径还可以是换向轮轮轴直径的五倍、六倍、十二倍等，当然换向轮的直径还可以是环形轮轮轴直径的一倍、两倍或其它倍数值；轴承还可以时摩擦系数更小的气浮轴承；减速电机还可以被液压马达等其它能够实现扭矩输出的液压部件所取代；动力源和扭矩传感器还可以置于传动轴的两侧，此时需要对扭矩传感器的壳体进行固定；第一砝码加载装置的第一换向轮和第一拉绳也可以只有一个；第二砝码加载装置的第二换向轮和第二拉绳也可以只有一个。
Claims (6)
1.一种扭矩传感器校准用扭矩标准机，包括基座，其特征在于：基座上通过轴承转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的传动轴，传动轴的一端设置有用于与被检的扭矩传感器连接的扭矩传感器连接结构，基座上还设置有驱动传动轴转动的动力源，传动轴上固定有水平布置的标准力臂，标准力臂的两端分别设置有用于向所述标准力臂施加水平方向转动扭矩的第一砝码加载装置和第二砝码加载装置，第一砝码加载装置、第二砝码加载装置均转动轴线水平设置的换向轮和绕经于所述换向轮上的与标准力臂相连的拉绳，第一砝码加载装置、第二砝码加载装置还包括用于与对应拉绳相连的加载砝码。
2.根据权利要求1所述的扭矩传感器校准用扭矩标准机，其特征在于：所述换向轮为扇形换向轮。
3.根据权利要求1所述的扭矩传感器校准用扭矩标准机，其特征在于：换向轮通过换向轮轮轴安装于基座上，换向轮的直径是所述换向轮轮轴直径的至少五倍。
4.根据权利要求1所述的扭矩传感器校准用扭矩标准机，其特征在于：基座还包括位于传动轴上侧的悬吊结构，传动轴的上端通过悬吊绳与所述悬吊结构相连，悬吊绳与所述传动轴同轴线布置。
5.根据权利要求1所述的扭矩传感器校准用扭矩标准机，其特征在于：各砝码加载装置均包括两个换向轮，同一砝码加载装置的两个换向轮沿标准力臂的宽度方向置于标准力臂的两侧，各换向轮上均绕经有所述拉绳。
6.根据权利要求1~5任意一项所述扭矩传感器校准用扭矩标准机，其特征在于：第一砝码加载装置对标准力臂的作用力方向与第二砝码加载装置对标准力臂的作用力方向相反。
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