CN116164949A - 一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，属于叶轮转轴检测技术领域。包括第一支撑板，还包括：固定连接在第一支撑板表面的测量箱，测量箱和第一支撑板的侧壁均开有第一通孔；对称固定连接在测量箱内壁的立板，立板的内壁转动连接有光栅盘，光栅盘的表面开有栅槽；固定连接在光栅盘上的夹持机构，夹持机构用于夹持叶轮转轴；固定连接在测量箱一侧内壁的光源，光源的一侧固定连接有凸透镜，测量箱另一侧的内壁固定连接有光敏元件；固定连接在第一支撑板侧壁的高速电机，高速电机的输出端固定连接有衔接杆，衔接杆的一端开有第一卡槽，本装置能够对不同外径的叶轮转轴进行扭矩测量，操作简单，使用方便，拓宽了使用范围。

Description

一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置

技术领域

本发明涉及叶轮转轴检测技术领域，尤其涉及一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置。

背景技术

叶轮机械在国民经济尤其是整个重工业体系中占有十分重要的地位。近年来，随着微细加工、精密加工工艺的发展，微小型叶轮机械获得了快速发展，广泛应用于微型涡轮喷气发动机、微型燃气发电机、车用涡轮增压器等领域，而叶轮转轴在应用之前通常需要对其进行扭矩检测。

现有技术中的叶轮转轴扭矩测量装置通常采用将叶轮转轴安装在扭矩传感器上，然后通过改变转速，观察扭矩的变化，由于不同型号的叶轮转轴外径不同，难以实现对不同外径的转轴进行固定，测量效率较低，因此，需要对其进行改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中难以实现对不同外径的转轴进行固定，测量效率较低的问题，而提出的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，包括第一支撑板，还包括：固定连接在所述第一支撑板表面的测量箱，所述测量箱和第一支撑板的侧壁均开有第一通孔；对称固定连接在所述测量箱内壁的立板，所述立板的内壁转动连接有光栅盘，所述光栅盘的表面开有栅槽；固定连接在所述光栅盘上的夹持机构，所述夹持机构用于夹持叶轮转轴；固定连接在所述测量箱一侧内壁的光源，所述光源靠近光栅盘的一侧固定连接有凸透镜，所述测量箱另一侧的内壁固定连接有光敏元件；固定连接在所述第一支撑板侧壁的高速电机，所述高速电机的输出端固定连接有衔接杆，所述衔接杆的一端开有第一卡槽。

为了方便夹持固定不同型号的叶轮转轴，优选地，所述夹持机构包括：开设在所述光栅盘内壁的第一凹槽，所述第一凹槽内滑动连接有齿条，所述齿条的表面固定连接有夹板；转动连接在所述第一凹槽内的第一齿轮，所述第一齿轮和齿条相互啮合，所述第一齿轮以光栅盘的中心轴为中心呈圆周阵列，所述第一齿轮与夹板一一对应；转动连接在所述光栅盘侧壁的齿环，所述齿环与第一齿轮相互啮合；滑动连接在所述立板侧壁的第二转杆，所述第二转杆的外壁对称固定连接有扇形齿轮，所述扇形齿轮与齿环能啮合能分离，所述第二转杆的一端固定连接有第一旋钮；固定连接在所述第一凹槽内的自锁机构，所述自锁机构用于固定齿条的位置。

为了防止在高速旋转的过程中齿条发生位移，进一步地，所述自锁机构包括开设在所述光栅盘内壁的第二凹槽，所述第二凹槽内通过第一弹簧固定连接有卡柱，所述齿条的表面开有多个第三卡槽，所述第三卡槽与卡柱相互匹配。

为了方便限制齿条的移动范围，进一步地，所述光栅盘的内壁开有第一滑槽，所述齿条的侧壁固定连接有第一滑块，所述第一滑块滑动连接在第一滑槽内。

为了防止第二转杆与立板脱离，进一步地，所述第二转杆远离第一旋钮的一端固定连接有限位板。

为了方便高速电机的组装与拆卸，优选地，所述高速电机的外壁固定连接有第二支撑板，所述第二支撑板和第一支撑板的侧壁均开有安装孔，所述安装孔内螺纹连接有螺钉，所述高速电机的输出端固定连接有第一转杆，所述第一转杆的一端固定连接有第一卡块，其中，所述衔接杆与测量箱转动连接，所述衔接杆靠近高速电机的一端开有第二卡槽，所述第二卡槽与第一卡块相互匹配。

为了方便提高第一转杆与衔接杆之间的稳定性，进一步地，还包括：开设在所述衔接杆内壁的活动腔，所述活动腔内设置有椭圆轮，所述椭圆轮的表面固定连接有第三转杆，所述第三转杆与衔接杆转动连接，所述第三转杆的表面固定连接有第二旋钮；对称固定连接在所述衔接杆外壁的支板，所述支板表面通过转柱转动连接有活动板，所述活动板的表面固定连接有第二卡块；开设在所述衔接杆外壁的第二通孔，相邻所述活动板之间固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧位于第二通孔内；对称滑动连接在所述衔接杆外壁的驱动杆，所述驱动杆的一端与椭圆轮相抵，所述驱动杆的另一端与活动板相抵；对称开设在所述第一转杆外壁的第四卡槽，所述第四卡槽与第二卡块相互匹配。

为了便于第二卡块的移动，更进一步地，所述第二卡块呈三角形。

为了方便驱动杆的复位，更进一步地，所述驱动杆呈T形，所述驱动杆与衔接杆之间固定连接有第三弹簧。

为了方便提高叶轮转轴在测量扭矩的过程中的稳定性，优选地，所述第一支撑板的侧壁转动连接有定位管，所述定位管的一端螺纹连接有调节管，所述调节管的内壁开有锥形槽，所述定位管的内壁阵列有橡胶条，所述橡胶条的表面固定连接有锥形垫，所述锥形垫与锥形槽相互匹配。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，具备以下有益效果：

1、该用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，在使用时，使叶轮转轴一端的第二卡块卡接在第一卡槽内，旋转第一旋钮使夹板往叶轮转轴方向靠近，从而方便将叶轮转轴夹持固定，同时，在第一弹簧的作用下，卡柱自动卡接在对应的第三卡槽内，从而固定夹板的位置，使扇形齿轮与齿环分离，光源发出的光线通过光路被光敏元件接收，转化为周期性占空比信号输出给信号放大数据采集系统，由信号放大数据采集系统将放大的信号传输给PC机进行数据处理、显示、保存，本装置能够对不同外径的叶轮转轴进行扭矩测量，操作简单，使用方便，拓宽了使用范围，同时，提高了工作效率。

2、该用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，将叶轮转轴贯穿定位管和调节管，使定位管固定，旋转调节管从而移动锥形槽的位置，进而挤压锥形垫往叶轮转轴方向变形，从而方便锥形垫与叶轮转轴紧密贴合，能够有效减少出现晃动现象，降低了噪音。

3、该用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，在更换时，只需要将螺钉从安装孔内拧出，即可取出高速电机和第一转杆，操作简单，使用方便，提高了工作效率，方便对高速电机进行更换或检修，而在组装时，用螺钉将高速电机固定在第一支撑板上，此时，旋转第二旋钮使第二卡块卡接在对应的第四卡槽内，从而提高了第一转杆与衔接杆之间的稳定性。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置中的夹持机构结构示意图；

图3为本发明提出的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置图2中的A-A剖视结构示意图；

图4为本发明提出的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置图3中的B处结构放大示意图；

图5为本发明提出的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置中的齿条结构示意图；

图6为本发明提出的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置中的部分结构示意图一；

图7为本发明提出的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置中的部分结构示意图二；

图8为本发明提出的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置中的部分结构示意图三。

图中：1、第一支撑板；101、测量箱；102、光源；103、凸透镜；104、光敏元件；105、光栅盘；106、立板；107、栅槽；108、第一通孔；2、螺钉；201、高速电机；202、第一转杆；203、衔接杆；204、第一卡槽；205、第一卡块；206、第二卡槽；207、第二支撑板；208、安装孔；3、齿环；301、第一齿轮；302、第一凹槽；303、齿条；304、第二转杆；305、第一旋钮；306、扇形齿轮；307、夹板；308、限位板；4、第一滑槽；401、第一滑块；402、第二凹槽；403、第一弹簧；404、卡柱；405、第三卡槽；5、活动腔；501、第二旋钮；502、第三转杆；503、椭圆轮；504、驱动杆；505、第二弹簧；506、第二通孔；6、第三弹簧；601、活动板；602、支板；603、转柱；604、第二卡块；605、第四卡槽；7、定位管；701、调节管；702、橡胶条；703、锥形垫；704、锥形槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

参照图1-图5以及图8，一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，包括第一支撑板1，还包括：固定连接在第一支撑板1表面的测量箱101，测量箱101和第一支撑板1的侧壁均开有第一通孔108；对称固定连接在测量箱101内壁的立板106，立板106的内壁转动连接有光栅盘105，光栅盘105的表面开有栅槽107；固定连接在光栅盘105上的夹持机构，夹持机构用于夹持叶轮转轴；固定连接在测量箱101一侧内壁的光源102，光源102靠近光栅盘105的一侧固定连接有凸透镜103，测量箱101另一侧的内壁固定连接有光敏元件104；固定连接在第一支撑板1侧壁的高速电机201，高速电机201的输出端固定连接有衔接杆203，衔接杆203的一端开有第一卡槽204。

参照图2-图5，夹持机构包括：开设在光栅盘105内壁的第一凹槽302，第一凹槽302内滑动连接有齿条303，齿条303的表面固定连接有夹板307；转动连接在第一凹槽302内的第一齿轮301，第一齿轮301和齿条303相互啮合，第一齿轮301以光栅盘105的中心轴为中心呈圆周阵列，第一齿轮301与夹板307一一对应；转动连接在光栅盘105侧壁的齿环3，齿环3与第一齿轮301相互啮合；滑动连接在立板106侧壁的第二转杆304，第二转杆304的外壁对称固定连接有扇形齿轮306，扇形齿轮306与齿环3能啮合能分离，第二转杆304的一端固定连接有第一旋钮305；固定连接在第一凹槽302内的自锁机构，自锁机构用于固定齿条303的位置。

需要补充说明的是，第一齿轮301、齿条303、夹板307、第一凹槽302均呈圆周阵列，且数量均为三个。

参照图4-图5，自锁机构包括开设在光栅盘105内壁的第二凹槽402，第二凹槽402内通过第一弹簧403固定连接有卡柱404，齿条303的表面开有多个第三卡槽405，第三卡槽405与卡柱404相互匹配。

在使用时，将叶轮转轴插入第一通孔108内，并使叶轮转轴一端的第三卡块卡接在第一卡槽204内，按压第一旋钮305，使扇形齿轮306与齿环3相互啮合，旋转第一旋钮305使第二转杆304进行旋转，第二转杆304带动扇形齿轮306进行旋转，扇形齿轮306带动齿环3进行旋转，齿环3带动第一齿轮301进行旋转，第一齿轮301带动齿条303进行移动，齿条303带动夹板307往叶轮转轴方向靠近，从而方便将叶轮转轴夹持固定，同时，在第一弹簧403的作用下，卡柱404自动卡接在对应的第三卡槽405内，从而固定夹板307的位置，往外拉动第一旋钮305，使扇形齿轮306与齿环3分离。

启动高速电机201驱动衔接杆203进行旋转，衔接杆203带动待测量的叶轮转轴进行旋转，在叶轮转轴转动的过程中，打开光源102，经过凸透镜103的聚光，使两个光栅盘105周向对应位置的一组栅槽107构成一条光路，光源102发出的光线通过该光路被光敏元件104接收，转化为周期性占空比信号输出给信号放大数据采集系统，由信号放大数据采集系统将放大的信号传输给PC机进行数据处理、显示、保存，本装置能够对不同外径的叶轮转轴进行扭矩测量，操作简单，使用方便，拓宽了使用范围，同时，提高了工作效率。

参照图2和图5，光栅盘105的内壁开有第一滑槽4，齿条303的侧壁固定连接有第一滑块401，第一滑块401滑动连接在第一滑槽4内，由于第一滑块401只能在第一滑槽4内滑动，方便限制齿条303的移动范围。

参照图1，第二转杆304远离第一旋钮305的一端固定连接有限位板308，能够防止第二转杆304与立板106脱离。

实施例2：

参照图1和图6，与实施例1基本相同，更进一步的是，增加了提高叶轮转轴在测量扭矩的过程中的稳定性的具体实施方案。

由于在叶轮转轴朝高速旋转的过程中，叶轮转轴在扭矩较大时，容易出现晃动现象，因此，参照图1和图6，第一支撑板1的侧壁转动连接有定位管7，定位管7的一端螺纹连接有调节管701，调节管701的内壁开有锥形槽704，定位管7的内壁阵列有橡胶条702，橡胶条702的表面固定连接有锥形垫703，锥形垫703与锥形槽704相互匹配。

将叶轮转轴贯穿定位管7和调节管701，使定位管7固定，旋转调节管701从而移动锥形槽704的位置，进而挤压锥形垫703往叶轮转轴方向变形，从而方便锥形垫703与叶轮转轴紧密贴合，能够有效减少出现晃动现象，降低了噪音。

实施例3：

参照图7-图8，与实施例2基本相同，更进一步的是，增加了方便高速电机201的组装与拆卸的具体实施方案。

为了便于更换或检修高速电机201，高速电机201的外壁固定连接有第二支撑板207，第二支撑板207和第一支撑板1的侧壁均开有安装孔208，安装孔208内螺纹连接有螺钉2，高速电机201的输出端固定连接有第一转杆202，第一转杆202的一端固定连接有第一卡块205，其中，衔接杆203与测量箱101转动连接，衔接杆203靠近高速电机201的一端开有第二卡槽206，第二卡槽206与第一卡块205相互匹配。

在更换时，只需要将螺钉2从安装孔208内拧出，即可取出高速电机201和第一转杆202，操作简单，使用方便，提高了工作效率，方便对高速电机201进行更换或检修。

实施例4：

参照图7-图8，与实施例3基本相同，更进一步的是，增加了提高第一转杆202与衔接杆203之间的稳定性的具体实施方案。

参照图7-图8，本用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置还包括：开设在衔接杆203内壁的活动腔5，活动腔5内设置有椭圆轮503，椭圆轮503的表面固定连接有第三转杆502，第三转杆502与衔接杆203转动连接，第三转杆502的表面固定连接有第二旋钮501；对称固定连接在衔接杆203外壁的支板602，支板602表面通过转柱603转动连接有活动板601，活动板601的表面固定连接有第二卡块604；开设在衔接杆203外壁的第二通孔506，相邻活动板601之间固定连接有第二弹簧505，第二弹簧505位于第二通孔506内；对称滑动连接在衔接杆203外壁的驱动杆504，驱动杆504的一端与椭圆轮503相抵，驱动杆504的另一端与活动板601相抵；对称开设在第一转杆202外壁的第四卡槽605，第四卡槽605与第二卡块604相互匹配。

在组装第一转杆202和衔接杆203时，用螺钉2将高速电机201固定在第一支撑板1上，此时，第一转杆202位于第一通孔108内，旋转第二旋钮501使第三转杆502进行旋转，第三转杆502带动椭圆轮503进行旋转，椭圆轮503带动驱动杆504进行移动，驱动杆504带动活动板601以转柱603为中心进行旋转，从而使第二卡块604卡接在对应的第四卡槽605内，从而提高了第一转杆202与衔接杆203之间的稳定性。

为了便于第二卡块604的移动，参照图8，第二卡块604呈三角形。

为了方便驱动杆504的复位，参照图8，驱动杆504呈T形，驱动杆504与衔接杆203之间固定连接有第三弹簧6。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，包括第一支撑板(1)，其特征在于，还包括：

固定连接在所述第一支撑板(1)表面的测量箱(101)，所述测量箱(101)和第一支撑板(1)的侧壁均开有第一通孔(108)；

对称固定连接在所述测量箱(101)内壁的立板(106)，所述立板(106)的内壁转动连接有光栅盘(105)，所述光栅盘(105)的表面开有栅槽(107)；

固定连接在所述光栅盘(105)上的夹持机构，所述夹持机构用于夹持叶轮转轴；

固定连接在所述测量箱(101)一侧内壁的光源(102)，所述光源(102)靠近光栅盘(105)的一侧固定连接有凸透镜(103)，所述测量箱(101)另一侧的内壁固定连接有光敏元件(104)；

固定连接在所述第一支撑板(1)侧壁的高速电机(201)，所述高速电机(201)的输出端固定连接有衔接杆(203)，所述衔接杆(203)的一端开有第一卡槽(204)。

2.根据权利要求1所述的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，其特征在于，所述夹持机构包括：

开设在所述光栅盘(105)内壁的第一凹槽(302)，所述第一凹槽(302)内滑动连接有齿条(303)，所述齿条(303)的表面固定连接有夹板(307)；

转动连接在所述第一凹槽(302)内的第一齿轮(301)，所述第一齿轮(301)和齿条(303)相互啮合，所述第一齿轮(301)以光栅盘(105)的中心轴为中心呈圆周阵列，所述第一齿轮(301)与夹板(307)一一对应；

转动连接在所述光栅盘(105)侧壁的齿环(3)，所述齿环(3)与第一齿轮(301)相互啮合；

滑动连接在所述立板(106)侧壁的第二转杆(304)，所述第二转杆(304)的外壁对称固定连接有扇形齿轮(306)，所述扇形齿轮(306)与齿环(3)能啮合能分离，所述第二转杆(304)的一端固定连接有第一旋钮(305)；

固定连接在所述第一凹槽(302)内的自锁机构，所述自锁机构用于固定齿条(303)的位置。

3.根据权利要求2所述的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，其特征在于，所述自锁机构包括开设在所述光栅盘(105)内壁的第二凹槽(402)，所述第二凹槽(402)内通过第一弹簧(403)固定连接有卡柱(404)，所述齿条(303)的表面开有多个第三卡槽(405)，所述第三卡槽(405)与卡柱(404)相互匹配。

4.根据权利要求2所述的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，其特征在于，所述光栅盘(105)的内壁开有第一滑槽(4)，所述齿条(303)的侧壁固定连接有第一滑块(401)，所述第一滑块(401)滑动连接在第一滑槽(4)内。

5.根据权利要求2所述的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，其特征在于，所述第二转杆(304)远离第一旋钮(305)的一端固定连接有限位板(308)。

6.根据权利要求1所述的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，其特征在于，所述高速电机(201)的外壁固定连接有第二支撑板(207)，所述第二支撑板(207)和第一支撑板(1)的侧壁均开有安装孔(208)，所述安装孔(208)内螺纹连接有螺钉(2)，所述高速电机(201)的输出端固定连接有第一转杆(202)，所述第一转杆(202)的一端固定连接有第一卡块(205)，

其中，所述衔接杆(203)与测量箱(101)转动连接，所述衔接杆(203)靠近高速电机(201)的一端开有第二卡槽(206)，所述第二卡槽(206)与第一卡块(205)相互匹配。

7.根据权利要求6所述的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，其特征在于，还包括：

开设在所述衔接杆(203)内壁的活动腔(5)，所述活动腔(5)内设置有椭圆轮(503)，所述椭圆轮(503)的表面固定连接有第三转杆(502)，所述第三转杆(502)与衔接杆(203)转动连接，所述第三转杆(502)的表面固定连接有第二旋钮(501)；

对称固定连接在所述衔接杆(203)外壁的支板(602)，所述支板(602)表面通过转柱(603)转动连接有活动板(601)，所述活动板(601)的表面固定连接有第二卡块(604)；

开设在所述衔接杆(203)外壁的第二通孔(506)，相邻所述活动板(601)之间固定连接有第二弹簧(505)，所述第二弹簧(505)位于第二通孔(506)内；

对称滑动连接在所述衔接杆(203)外壁的驱动杆(504)，所述驱动杆(504)的一端与椭圆轮(503)相抵，所述驱动杆(504)的另一端与活动板(601)相抵；

对称开设在所述第一转杆(202)外壁的第四卡槽(605)，所述第四卡槽(605)与第二卡块(604)相互匹配。

8.根据权利要求7所述的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，其特征在于，所述第二卡块(604)呈三角形。

9.根据权利要求7所述的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，其特征在于，所述驱动杆(504)呈T形，所述驱动杆(504)与衔接杆(203)之间固定连接有第三弹簧(6)。

10.根据权利要求1所述的一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置，其特征在于，所述第一支撑板(1)的侧壁转动连接有定位管(7)，所述定位管(7)的一端螺纹连接有调节管(701)，所述调节管(701)的内壁开有锥形槽(704)，所述定位管(7)的内壁阵列有橡胶条(702)，所述橡胶条(702)的表面固定连接有锥形垫(703)，所述锥形垫(703)与锥形槽(704)相互匹配。

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