CN115200859B - 一种扭矩计及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于航空发动机主轴测量领域，特别涉及一种扭矩计及其使用方法，其包括：扭矩计(1)，所述扭矩计(1)整体为圆筒状，扭矩计(1)的两个端面均具有径向凸起形成的安装座(11)，所述安装座(11)上具有周向分布的通孔；扭矩计(1)的外侧壁面粘贴有测扭全桥应变计组，用于感应扭矩计(1)的形变；转接件(2)，转接件呈圆盘状，具有外圈的多个第一螺纹孔与内圈的多个第二螺纹孔，所述第一螺纹孔通过螺栓与传扭装置的法兰连接，所述第二螺纹孔通过螺栓与扭矩计(1)的所述通孔连接；能够较大幅度减小扭矩计(1)的尺寸，并且保证测量精度。

Description

一种扭矩计及其使用方法
技术领域
本申请属于航空发动机主轴测量领域，特别涉及一种扭矩计及其使用方法。
背景技术
航空发动机的主轴是发动机的关键件，其可靠性对发动机有重要影响。在一般的试车台架上对发动机长期试车，主轴上难以施加由于机动飞行引起的陀螺力矩和弯矩。因此对主轴疲劳寿命试验考核一般在试验器上进行。
主轴试验时，一般主要施加扭矩、振动扭矩、轴向力和弯矩载荷。
主轴扭矩载荷的加载精度，在主轴试验器上起着至关重要的作用，直接影响了主轴试验的成败、试验精度。
之前主轴试验的扭矩是通过测力计和加扭臂的乘积来测量，由于加扭角的存在，导致加扭臂的计算存在一定偏差，导致扭矩加载值，存在一定的误差。
另市面出售的扭矩计(100 000N·m)，存在尺寸过大，难以应用到现有主轴试验器上。
因此急需一种小尺寸、大量程(100 000N·m)扭矩计，用于主轴试验。
现有扭矩加载测量方式(通过测力计和加扭臂的乘积来测量)的缺点在于，由于加扭角的存在，导致加扭臂的计算存在一定偏差，导致扭矩加载值，存在一定的误差。以某轴扭转变形为例，轴长约1.9米，一端相对于另一端扭转变形约14°，力臂由1500mm变为1455.4mm，变化了约3％，带来的扭矩误差3％。现有市面出售的大量程扭矩计的缺点在于尺寸过大，不能应用于空间结构受限的主轴试验器上。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种扭矩计，包括：
扭矩计，所述扭矩计整体为圆筒状，扭矩计的两个端面均具有径向凸起形成的安装座，所述安装座上具有周向分布的通孔；扭矩计的外侧壁面粘贴有测扭全桥应变计组，用于感应扭矩计的形变；
转接件，转接件呈圆盘状，具有外圈的多个第一螺纹孔与内圈的多个第二螺纹孔，所述第一螺纹孔通过螺栓与传扭装置的法兰连接，所述第二螺纹孔通过螺栓与扭矩计的所述通孔连接。
优选的是，粘贴有测扭全桥应变计组的侧壁厚度小于两端侧壁的厚度。
优选的是，扭矩计在测扭全桥应变计组沿轴向的两端分别具有凸台，通过所述凸台搭设有遮挡板，遮挡板用于保护测扭全桥应变计组。
优选的是，扭矩计的两个端面均具有止转凸台，转接件在对应位置处具有容纳所述止转凸台的型槽。
优选的是，所述止转凸台为截面为矩形的条状凸台，每个止转凸台的轴线均指向扭矩计的中心线。
一种扭矩计的使用方法，上述的扭矩计，步骤S1：将扭矩计的两端分别连接转接件，转接件包括第一转接件与第二转接件，所述第一转接件与固定装置连接固定，所述第二转接件与扭矩加载装置连接，所述测扭全桥应变计组与计算装置连接；
步骤S2：按多个预设扭矩值使所述扭矩加载装置对扭矩计加载，通过所述计算装置计算多个所述预设扭矩值以及多个所述预设扭矩值对应的测扭全桥应变计组的电信号；
步骤S3：基于多个所述预设扭矩值以及所述预设扭矩值对应的测扭全桥应变计组的电信号建立电信号与扭矩值曲线图；
步骤S4：将所述第二转接件与待测轴的法兰连接，获取待测轴扭矩对应的测扭全桥应变计组的电信号；
步骤S5：基于所述扭矩值曲线图，获取获取待测轴扭矩对应扭矩值。
优选的是，包括：建立所述电信号与所述预设扭矩值曲线图的具体方法包括：
步骤S31：获取多个所述预设扭矩值与所述预设扭矩值对应的测扭全桥应变计组的电信号离散点；
步骤S32：选取多个离散点的离散度低于预设值的区间拟合电信号与扭矩值曲线图，将所述区间作为所述电信号与扭矩值曲线图的量程。
优选的是，更换扭矩计的材料，获取多个不同所述区间的拟合电信号与扭矩值曲线图，获得多个不同量程的扭矩计。
本申请的优点包括：本申请的扭矩计结构简单，量程大，并且体积小，能够在狭小的空间测量大扭矩值，并且对设备的依赖性低。
附图说明
图1是本申请一优选实施方式扭矩计剖视图；
图2是本申请一优选实施方式扭矩计俯视图；
图3是本申请一优选实施方式转接件示意图；
图4是通过测力计和加扭臂的乘积来测量的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
如图1所示，本申请提供了一种扭矩计，包括：
扭矩计1，所述扭矩计1整体为圆筒状，扭矩计1的两个端面均具有径向凸起形成的安装座11，所述安装座11上具有周向分布的通孔；扭矩计1的外侧壁面粘贴有测扭全桥应变计组，用于感应扭矩计1的形变；本申请的扭矩计1原理是通过与被测试验件同轴连接，是被测试验件的扭矩传递给扭矩计1，扭矩计通过其自身的形变信息传递给测扭全桥应变计组，从而实现扭矩的测量，根据扭矩计的筒状结构，以及扭矩计1的材料特性，本申请的扭矩计能实现较大量程的扭矩测量，本申请的扭矩计1使用在航空发动机的主轴的测量，其最大直径可为285mm。
转接件2，转接件呈圆盘状，具有外圈的多个第一螺纹孔与内圈的多个第二螺纹孔，所述第一螺纹孔通过螺栓与传扭装置的法兰连接，所述第二螺纹孔通过螺栓与扭矩计1的所述通孔连接；
优选的是，粘贴有测扭全桥应变计组的侧壁厚度小于两端侧壁的厚度，具体是粘贴有测扭全桥应变计组的侧壁厚度相较于扭矩计整体的厚度来说是最薄的，能够使扭力计的形变集中在壁厚最薄处。
进一步的，扭矩计1在测扭全桥应变计组沿轴向的两端分别具有凸台，通过所述凸台搭设有遮挡板3，遮挡板3用于保护测扭全桥应变计组。
进一步的，扭矩计1的两个端面均具有止转凸台，转接件2在对应位置处具有容纳所述止转凸台的型槽。
进一步的，所述止转凸台为截面为矩形的条状凸台，每个止转凸台的轴线均指向扭矩计1的中心线。
一种扭矩计的使用方法，采用所述的扭矩计，步骤S1：将扭矩计1的两端分别连接转接件2，转接件2包括第一转接件与第二转接件，所述第一转接件与固定装置连接固定，所述第二转接件与扭矩加载装置连接，所述测扭全桥应变计组与计算装置连接；本方法主要是先标定后测量的方式；
步骤S2：按多个预设扭矩值使所述扭矩加载装置对扭矩计1加载，通过所述计算装置计算多个所述预设扭矩值以及多个所述预设扭矩值对应的测扭全桥应变计组的电信号；
步骤S3：基于多个所述预设扭矩值以及所述预设扭矩值对应的测扭全桥应变计组的电信号建立电信号与扭矩值曲线图；
步骤S4：将所述第二转接件与待测轴的法兰连接，获取待测轴扭矩对应的测扭全桥应变计组的电信号；
步骤S5：基于所述扭矩值曲线图，获取获取待测轴扭矩对应扭矩值。
进一步的，包括：建立所述电信号与所述预设扭矩值曲线图的具体方法包括：
步骤S31：获取多个所述预设扭矩值与所述预设扭矩值对应的测扭全桥应变计组的电信号离散点；
步骤S32：选取多个离散点的离散度低于预设值的区间拟合电信号与扭矩值曲线图，将所述区间作为所述电信号与扭矩值曲线图的量程，每个不同材料尺寸的扭矩计均具有其进度最高的测量区间，在多个离散点中，去除离散程度较大的区域，能够有效提高测量的精度。
进一步的，更换扭矩计1的材料或者是尺寸，获取多个不同所述区间的拟合电信号与扭矩值曲线图，也就获得多个不同量程的扭矩计1，不同量程的扭矩计能够组合使用。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种扭矩计的使用方法，采用扭矩计(1)，所述扭矩计(1)整体为圆筒状，扭矩计(1)的两个端面均具有安装座(11)，所述安装座(11)沿扭矩计(1)的径向方向向外凸出，所述安装座(11)上具有周向分布的通孔；扭矩计(1)的外侧壁面粘贴有测扭全桥应变计组，用于感应扭矩计(1)的形变；
转接件(2)，转接件呈圆盘状，具有沿外圈分布的多个第一螺纹孔及沿内圈分布的多个第二螺纹孔，所述第一螺纹孔通过螺栓与传扭装置的法兰连接，所述第二螺纹孔通过螺栓与扭矩计(1)的所述通孔连接，其特征在于，
步骤S1：将扭矩计(1)的两端分别连接转接件(2)，转接件(2)包括第一转接件与第二转接件，所述第一转接件与固定装置连接固定，所述第二转接件与扭矩加载装置连接，所述测扭全桥应变计组与计算装置连接；
步骤S2：通过所述扭矩加载装置对扭矩计(1)加载多个预设扭矩值，通过所述计算装置计算多个所述预设扭矩值以及与各所述预设扭矩值对应的测扭全桥应变计组的电信号；
步骤S3：基于多个所述预设扭矩值以及所述预设扭矩值对应的测扭全桥应变计组的电信号建立电信号与扭矩值曲线图；
步骤S4：将所述第二转接件与待测轴的法兰连接，获取待测轴扭矩对应的测扭全桥应变计组的电信号；
步骤S5：基于所述扭矩值曲线图，获取待测轴扭矩对应的扭矩值。
2.如权利要求1所述的扭矩计的使用方法，其特征在于，包括：建立所述电信号与所述预设扭矩值曲线图的具体方法包括：
步骤S31：获取多个所述预设扭矩值与所述预设扭矩值对应的测扭全桥应变计组的电信号离散点；
步骤S32：选取离散度低于预设值的多个离散点，通过这些离散点构成的区间来拟合电信号与扭矩值曲线图，将所述区间作为所述电信号与扭矩值曲线图的量程。
3.如权利要求2所述的扭矩计的使用方法，其特征在于，更换扭矩计(1)的材料，获取多个不同所述区间的拟合电信号与扭矩值曲线图，获得多个不同量程的扭矩计。
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