CN201532270U - 一种电阻应变式扭矩传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电阻应变式扭矩传感器，技术特征在于：弹性体安装在外壳之内，外壳的一侧设有测量线的联接孔；所述的弹性体是圆柱体和圆柱体之间设有两两正交的四根矩形截面的变直杆，所述的变直杆的中部设有凹部，两端突出部位粘贴应变片，应变片上联接测量线。与现有的技术相比具有以下特点：传感器灵敏度高，能够显著提高传感器的抗干扰能力。传感器的抗侧向力、抗弯矩能力有较大提高。变直杆结构的中心孔尺寸可以大一些，增加了传感器整体强度，但是不会降低传感器的灵敏度，有利于提高传感器的抗侧向力、抗弯矩能力。而直杆结构的中心孔尺寸如果较大，会降低传感器的灵敏度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电阻应变式扭矩传感器，属于静态扭矩传感器技术领域。通过将电阻应变式扭矩传感器安装在扭簧试验机上，实现扭簧试验机的扭矩测试。
背景技术
扭矩传感器用于对机械传动设备、扭矩试件、扭力弹簧、轴承摩擦力矩、润滑油脂摩擦力矩等的扭矩进行静态测试。
目前的电阻应变式扭矩传感器主要有三种结构形式：
1、簧片式扭矩传感器，适合小量程(0-5N·m)扭矩测试，其特点是轴向尺寸小，径向尺寸较大，弹性体为分体结构，对弹性元件的装配精度要求较高；
2、圆柱式扭矩传感器，适合中等量程(10-3000N·m)扭矩测试，弹性体为圆柱体的整体结构；
3、圆筒式扭矩传感器，适合大等量程(3000N·m以上)扭矩测试，弹性体为空心圆柱体的整体结构。
这三种结构的电阻应变式扭矩传感器中，传感部位普遍采用等十字梁式结构。这种十字梁式结构主要存在以下不足：
(1)传感器的灵敏度较小；
(2)传感器的强度、刚度较小；
(3)传感器的机加工艺性较差；
(4)传感器的抗侧向力、抗弯矩能力不高。
实用新型内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本实用新型提出一种电阻应变式扭矩传感器，是对现有小量程电阻应变扭矩传感器的改进，提高了传感器的性能和可靠性。
技术方案
本实用新型的技术特征在于包括弹性体1和外壳2，弹性体1安装在外壳2之内，外壳2的一侧设有测量线的联接孔；所述的弹性体1是圆柱体3和圆柱体6之间设有两两正交的四根矩形截面的变直杆5，所述的变直杆5的中部设有凹部，两端突出部位粘贴应变片4和应变片7，应变片4和应变片7上联接测量线。
所述的变直杆5的整体尺寸为4～6mm，中部在变片4和应变片7之间局部尺寸为1～2mm。
所述粘贴应变片4和应变片7的两端突出部位局部区域加工成圆弧面，圆弧面的中心位置距离弹性体的圆柱体为5～10毫米，圆弧面的曲率半径为5～8毫米。
有益效果
本实用新型提供的小量程电阻应变式扭矩传感器，与现有的技术相比具有以下特点：
1传感器的灵敏度大大提高，灵敏度K可达到2mv/V，而直杆结构的传感器灵敏度只要0.1mv/V。传感器灵敏度高，能够显著提高传感器的抗干扰能力。
2传感器的强度、刚度大大提高，即提高了传感器的可靠性。直杆结构的弹性体，直杆部分要全部加工的很薄，只有1-2mm，强度非常小，而变直杆结构的弹性体，直杆整体很厚，如4-6mm，只是在直杆局部加工成很薄，因此其强度较大。
3传感器的机加工艺性显著提高，降低了加工难度，提高了加工效率。直杆结构的弹性体，要保证四根直杆尺寸精度、形位公差、粗糙度完全一致，加工难以实现，而变直杆结构的弹性体，只是在直杆局部加工成圆弧面，四个圆弧面尺寸精度、形位公差、粗糙度一致性比较容易实现。
4传感器的抗侧向力、抗弯矩能力有较大提高。变直杆结构的中心孔尺寸可以大一些，增加了传感器整体强度，但是不会降低传感器的灵敏度，有利于提高传感器的抗侧向力、抗弯矩能力。而直杆结构的中心孔尺寸如果较大，会降低传感器的灵敏度。
附图说明
图1：扭矩传感器结构图
图2：弹性体结构图
图3：弹性体结构剖面图
a：B-B剖面图
b：A-A剖面图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本实用新型作进一步描述：
本实施例的结构见附图：图1为扭矩传感器结构原理图，1是弹性体，2是外壳。图2为弹性体结构图，图3为弹性体B-B剖面图和A-A剖面图。
本实施例中弹性体选择材料为铝LC4CS，其中变直杆5的整体尺寸为6mm，中部在变片4和应变片7之间局部尺寸为2mm，粘贴应变片4和应变片7的两端突出部位局部区域加工成圆弧面，圆弧面的中心位置距离弹性体的圆柱体为10毫米，圆弧面的曲率半径为8毫米。如图3中a：B-B剖面图和b：A-A剖面图所示。
本实施例结构为弹性体1安装在外壳2之内，外壳2的一侧设有测量线的联接孔；所述的弹性体1是圆柱体3和圆柱体6之间设有两两正交的四根矩形截面的变直杆5，所述的变直杆5的中部设有凹部，两端突出部位粘贴应变片4和应变片7，应变片4和应变片7上联接测量线。
本实施例的核心是弹性体的独特结构形式，它的四根矩形截面的变直杆两两正交与两端有较好刚性的圆柱体整体，可以提高传感器的灵敏度。由于在四根变直杆的根部附近形成应力集中，所以在直杆粘贴电阻应变片的局部区域加工成圆弧面，使传感器的灵敏度达到标准输出2mv/V。
Claims (3)
1.一种电阻应变式扭矩传感器，其特征在于包括弹性体(1)和外壳(2)，弹性体(1)安装在外壳(2)之内，外壳(2)的一侧设有测量线的联接孔；所述的弹性体(1)是圆柱体(3)和圆柱体(6)之间设有两两正交的四根矩形截面的变直杆(5)，所述的变直杆(5)的中部设有凹部，两端突出部位粘贴应变片(4)和应变片(7)，应变片(4)和应变片(7)上联接测量线。
2.根据权利要求1所述的电阻应变式扭矩传感器，其特征在于：所述的变直杆(5)的整体尺寸为4～6mm，中部在变片(4)和应变片(7)之间局部尺寸为1～2mm。
3.根据权利要求1或2所述的电阻应变式扭矩传感器，其特征在于：所述粘贴应变片(4)和应变片(7)的两端突出部位局部区域加工成圆弧面，圆弧面的中心位置距离弹性体的圆柱体为5～10毫米，圆弧面的曲率半径为5～8毫米。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103471751A (zh) * | 2013-09-26 | 2013-12-25 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种高精度应变式扭矩传感器 |
| CN106955130A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-07-18 | 佛山衡生医疗自动化有限公司 | 一种带力反馈的微创手术器械 |
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| CN103471751B (zh) * | 2013-09-26 | 2015-05-27 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种高精度应变式扭矩传感器 |
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