CN114199710A - 一种拉扭试验机转角标定装置和输出轴连接法兰 - Google Patents

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李海宇
林强
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Abstract

本发明属于试验仪器标定技术领域，公开了一种拉扭试验机转角标定装置和输出轴连接法兰，标定装置包括磁力法兰、连接轴、联轴器、增量式编码器；磁力法兰用于磁性连接在拉扭试验机的输出轴连接法兰底部设置的中心凹槽之内；连接轴同轴连接在磁力法兰下部，用于同步传递拉扭试验机输出轴的转动信息；增量式编码器通过联轴器连接在连接轴下部，用于测量所述连接轴的转动角度；输出轴连接法兰的底面设置有中心凹槽，中心凹槽的轴线与输出轴连接法兰的轴线相同，用于与磁力法兰相配合。本发明能够有效对拉扭试验机转角进行标定，并且能够实现标定过程的简便性和经济性，从而提高拉扭试验机的转角测量与控制精确度。

Description

一种拉扭试验机转角标定装置和输出轴连接法兰
技术领域
本发明属于试验仪器标定领域，具体的说，是涉及一种用于拉扭试验机的转角标定装置。
背景技术
在材料或结构的工程应用中，难免会承受扭转载荷作用，或者拉扭联合载荷作用。因此，采用拉扭试验机对材料或结构进行扭转或拉扭联合加载试验测定其力学性能，对工程设备的安全设计和评估有着重要意义。
转角是扭转试验和拉扭试验的重要参数，在拉扭试验机中，电动机的转轴转动角度实时反馈给控制软件，可以实现对转角的测量与控制。但是，在拉扭试验机的安装过程，以及电动机与控制软件的连接系统中，常常会对转角测量造成一定的安装误差和系统误差。这些误差的量级很小，一般处于试验机允许误差范围之内。因此一般情况下，不需要进行拉扭试验机转角的标定工作。然而，随着工程设备小型化与精密化的发展，对于拉扭试验机的精确性提出了更高的要求。在高精度的拉扭试验机中，安装误差和系统误差逐渐不容忽视。为了提高拉扭试验机的适用性和精确性，在高精度拉扭试验机出厂之前，需要对其转角的测量与控制精度进行准确标定。
发明内容
本发明旨在解决针对拉扭试验机在安装使用过程中的安装误差和系统误差，而提供一种拉扭试验机转角标定装置和输出轴连接法兰，标定装置与输出轴连接法兰通过吸附连接，能够有效对拉扭试验机转角进行标定，并且能够实现标定过程的简便性和经济性，从而提高拉扭试验机的转角测量与控制精确度。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种拉扭试验机转角标定装置，包括磁力法兰、连接轴、联轴器、增量式编码器；所述磁力法兰为磁性材料制成的圆盘结构，用于磁性连接在拉扭试验机的输出轴连接法兰底部设置的中心凹槽之内；所述连接轴同轴连接在所述磁力法兰下部，所述增量式编码器通过联轴器连接在所述连接轴下部；所述增量式编码器用于测量所述连接轴的转动角度。
进一步地，所述连接轴与所述磁力法兰通过螺钉固定连接。
进一步地，所述增量式编码器的精度高于拉扭试验机的转角设计精度。
根据本发明的另一个方面，提供了一种拉扭试验机的输出轴连接法兰，所述输出轴连接法兰的底面设置有中心凹槽，所述中心凹槽的轴线与所述输出轴连接法兰的轴线相同，所述中心凹槽用于与所述磁力法兰相配合。
进一步地，所述中心凹槽的内径与所述磁力法兰的外径间隙配合。
进一步地，所述中心凹槽的深度略大于所述磁力法兰的厚度。
进一步地，所述中心凹槽的表面与所述磁力法兰的表面粗糙度不大于0.4，平行度不大于0.04。
本发明的有益效果是：
本发明的拉扭试验机转角标定装置，由磁力法兰、连接轴、联轴器、增量式编码器构成，并且在拉扭试验机的输出轴连接法兰设置中心凹槽；通过磁力法兰吸附在输出轴连接法兰的中心凹槽内，实现了标定装置与拉扭试验机的无预紧力、无间隙连接，保证了标定装置整体与拉扭试验机输出轴的同轴性，可避免安装误差并兼备便利性。同时，采用高精度的标准增量式编码器作为标定装置的测量元件，实现了对拉扭试验机转角的精确标定。
附图说明
图1是本发明提供的拉扭试验机转角标定装置的结构示意图；
图2是本发明提供的拉扭试验机转角标定装置与拉扭试验机的连接示意图。
上述图中：1.磁力法兰；2.连接轴；3.联轴器；4.增量式编码器；5.输出轴连接法兰；6.输出轴；7.电动机。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1和图2所示，本实施例提供了一种拉扭试验机转角标定装置，主要由磁力法兰1、连接轴2、联轴器3、增量式编码器4组成；通过将拉扭试验机的电动机7驱动的输出轴6转角信息实时传递向标定装置，并由标定装置中的增量式编码器4精确测量，实现对拉扭试验机转角的标定工作。
相配合地，本实施例还提供了一种拉扭试验机的输出轴连接法兰5，该输出轴连接法兰5的底部设置有中心凹槽，该中心凹槽的轴线与输出轴连接法兰5的轴线相同。中心凹槽与磁力法兰1相配合：中心凹槽的内径与磁力法兰1的外径相等，两者的配合方式为间隙配合；中心凹槽的深度略大于磁力法兰1的厚度；中心凹槽的表面与磁力法兰1的表面具有极低的粗糙度与极高的平行度，一般要求粗糙度不大于0.4，平行度不大于0.04。如此，可实现标定装置与输出轴连接法兰的无间隙同轴连接，同时保证稳定性。
磁力法兰1为磁性材料制成的圆盘结构，其作为待标定拉扭试验机的输出轴6与标定装置的连接单元，采用磁力连接代替机械连接。磁力法兰1与输出轴连接法兰5的中心凹槽配合连接，实现输出轴6与连接轴2之间的同轴无间隙连接和同步转动，省去了传统法兰中松紧螺栓的操作，可避免由于松紧螺栓产生预紧力而造成的安装误差；同时避免不同位置的螺栓紧固程度不同而造成标定装置与拉扭试验机的输出轴不同轴问题。
连接轴2通过螺钉固定连接在磁力法兰1下部，与磁力法兰1同轴设置。连接轴2作为标定装置的转动单元，能够与拉扭试验机的输出轴6同轴同步转动，实现输出轴6的转动信息向标定装置的实时传递。
增量式编码器4通过联轴器3连接在连接轴2下部，从而实现增量式编码器4与连接轴2同轴设置。
联轴器3作为标定装置中连接轴2与增量式编码器4的同轴连接单元，实现增量式编码器4和拉扭试验机的控制软件同时测量输出轴转角信息，实现对拉扭试验机转角进行实时标定。
增量式编码器4作为标定装置的测量单元，其精度高于拉扭试验机的转角设计精度，可对拉扭试验机的转角进行精确标定。例如：增量式编码器4可以选用海德汉1387增量式编码器，其精度为0.005°，拉扭试验机的转角设计精度为0.018°。
利用本发明的拉扭试验机转角标定装置进行标定时，通过将磁力法兰1吸附在输出轴连接法兰5的中心凹槽内，即可实现将标定装置同轴安装在待标定拉扭试验机的输出轴6上。通过控制软件转动拉扭试验机的输出轴6，使其旋转一个任意角度，标定转置的连接轴2同步跟随输出轴6转动相同角度。拉扭试验机的输出轴6转动角度实时显示在控制软件中，标定转置的连接轴2转动角度实时显示在增量式编码器4中。通过修改拉扭试验机控制软件的参数，使控制软件的转角显示值相等于增量式编码器4的转角显示值，完成一次标定。为了消除偶然性误差，得到普遍性结果，一般需重复上述过程五次，完成拉扭试验机转角的标定工作。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种拉扭试验机转角标定装置，其特征在于，包括磁力法兰、连接轴、联轴器、增量式编码器；所述磁力法兰为磁性材料制成的圆盘结构，用于磁性连接在拉扭试验机的输出轴连接法兰底部设置的中心凹槽之内；所述连接轴同轴连接在所述磁力法兰下部，所述增量式编码器通过联轴器连接在所述连接轴下部；所述增量式编码器用于测量所述连接轴的转动角度。
2.根据权利要求1所述的一种拉扭试验机转角标定装置，其特征在于，所述连接轴与所述磁力法兰通过螺钉固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种拉扭试验机转角标定装置，其特征在于，所述增量式编码器的精度高于拉扭试验机的转角设计精度。
4.一种拉扭试验机的输出轴连接法兰，其特征在于，所述输出轴连接法兰的底面设置有中心凹槽，所述中心凹槽的轴线与所述输出轴连接法兰的轴线相同，所述中心凹槽用于与如权利要求1-3中任一项所述拉扭试验机转角标定装置中的所述磁力法兰相配合。
5.根据权利要求4所述的一种拉扭试验机的输出轴连接法兰，其特征在于，所述中心凹槽的内径与所述磁力法兰的外径间隙配合。
6.根据权利要求4所述的一种拉扭试验机的输出轴连接法兰，其特征在于，所述中心凹槽的深度略大于所述磁力法兰的厚度。
7.根据权利要求4所述的一种拉扭试验机的输出轴连接法兰，其特征在于，所述中心凹槽的表面与所述磁力法兰的表面粗糙度不大于0.4，平行度不大于0.04。
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