CN202511925U - 一种工程机械及其扭矩测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于工程机械的扭矩测量系统，包括：设于所述工程机械的动力装置的测量轴上，用于检测所述动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩，并将所述输入扭矩和/或输出扭矩转换为电信号的传感器(1)；用于输出所述传感器(1)获取的所述电信号的发送器(2)；用于接收所述电信号，并根据所述电信号获取所述输入扭矩和/或输出扭矩的接收器(3)。这种扭矩测量系统体积小、节省空间，并且能够准确快速地获取工程机械的扭矩。本实用新型还公开一种包括上述扭矩测量系统的工程机械，具有相同的效果。

Description

一种工程机械及其扭矩测量系统

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种用于工程机械的扭矩测量系统。此外，本实用新型还涉及一种包括上述扭矩测量系统的工程机械。

背景技术

扭矩是工程机械产品中的重要参数，它表现了车辆在一定范围内的负载能力，是能够反映机械传动系统性能的典型机械量。例如对于同类型发动机的推土机来说，扭矩输出越大，推土机的负载能力越大，牵引力就越大，加速性能越好，爬坡力越强，换挡次数就愈少，对推土机的机械磨损也会相对减少。

在混合动力工程机械车辆，例如混合动力推土机中，柴油机输出转矩传递给发电机作为机械能输入，并且最终由电动机输出转矩给终端传动，直接驱动履带行走。因此，检测工程机械的输入扭矩和输出扭矩，可以得到能量的传递特性，此外，通过分析输入扭矩和输出扭矩，有助于测试整车控制策略的优劣，因此，如何准确地测量扭矩对于工程机械来说至关重要。

现有的扭矩测量方法可以分为平衡力法、能量转换法和传递法。其中传递法涉及的转矩测量仪器种类最多，应用最为广泛。传递法是指利用弹性元件在传递转矩时物理参数的变化与转矩的对应关系来测量转矩的一类系统。转矩测量仪是基于传递法测量扭矩的常用装置，能够获得精度较高的扭矩。但是由于转矩测量仪的体积较大，工程机械车辆内部结构紧凑、空间狭小，将转矩测量仪安装在工程机械内部无法实现，因此转矩测量仪并不适用于检测工程机械的输入或输出的扭矩。

有鉴于此，亟待针对上述工程机械提出一种扭矩测量系统，使该扭矩测量系统能够准确地获取工程机械输入或输出的扭矩，并且还具有体积小，节省空间的优点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题为提供用于工程机械的扭矩测量系统，该系统体积小、节省空间，并且能够准确快速地获取工程机械的扭矩。本实用新型要解决的技术问题为提供一种包括上述扭矩测量系统的工程机械。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于工程机械的扭矩测量系统，包括：

传感器，设于所述工程机械的动力装置的测量轴上，用于检测所述动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩，并将所述输入扭矩和/或输出扭矩转换为电信号；

发送器，用于输出所述传感器获取的所述电信号；

接收器，用于接收所述电信号，并根据所述电信号获取所述输入扭矩和/或输出扭矩。

优选地，所述传感器为电阻应变式传感器。

优选地，所述发送器为无线发射器。

优选地，还包括向所述传感器供电的供电装置。

优选地，所述供电装置包括相对设置的原边线圈和副边线圈，所述原边线圈与所述测量轴可转动连接，所述副边线圈与所述测量轴固定连接，且所述副边线圈的两端设于所述传感器两侧。

优选地，所述传感器的数量为5个，所述5个传感器分别放置于所述工程机械的发动机转轴、分动箱转轴、发电机转轴和两个电动机的转轴上。

本实用新型提供一种扭矩测量系统，包括设于工程机械的动力装置的测量轴上，用于测量动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩，并将输入扭矩和/或输出扭矩转换为电信号的传感器；与传感器连接，用于输出传感器获取的电信号的发送器；用于接收电信号，并根据电信号获取输入扭矩和/或输出扭矩的接收器。

采用这种结构，工程机械的动力装置运转过程中，传感器能够感应测量轴的扭矩，并将该扭矩转换为电信号，该电信号通过发送器发射出去，由接收器接收送入接收机，再经鉴别器等把信号解调并转换成电压信号进行记录和显示，最后再通过换算获取动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩。

由上述工作过程可以得出，由于传感器的灵敏度较好、精度较高，上述扭矩测量系统能够快速准确地获取动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩，并且传感器具有体积小的特点，因此上述扭矩测量系统的结构简单紧凑，能够设置于工程机械内部，占用空间较小。

本实用新型还提供一种工程机械，包括动力装置；还包括如上所述的扭矩测量系统，所述扭矩测量系统的传感器设于所述动力装置上。

优选地，上述工程机械具体为混合动力推土机。

由于上述扭矩测量系统具有上述技术效果，因此，包括该扭矩测量系统的工程机械也应当具有相应的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本实用新型所提供扭矩测量系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中的传感器的安装位置图；

图3为图1中的传感器的应变片的安装位置图。

其中，图1-图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：传感器1；发射器2；接收器3；供电装置4；原边线圈41；副边线圈42；

发动机10；分动箱20；发电机30；第一电动机40；第二电动机50。

具体实施方式

本实用新型的核心为提供一种用于工程机械的扭矩测量系统，其能够快速准确地获取工程机械的动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩，并且结构简单紧凑，节省空间。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型所提供扭矩测量系统的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，如图1所示，本实用新型提供一种扭矩测量系统，用于检测工程机械的动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩，该系统包括传感器1、发送器2和接收器3。传感器1设于工程机械的动力装置的测量轴上，用于测量动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩，并将输入扭矩和/或输出扭矩转换为电信号；发送器2与传感器1连接，用于输出传感器1获取的电信号；接收器3用于接收电信号，并根据电信号获取输入扭矩和/或输出扭矩。

采用这种结构，工程机械的动力装置运转过程中，传感器1能够感应测量轴的扭矩，并将该扭矩转换为电信号，该电信号通过发送器2发射出去，由接收器3接收送入接收机，再经鉴别器等把信号解调并转换成电压信号进行记录和显示，最后再通过换算获取动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩。

由上述工作过程可以得出，由于传感器1的灵敏度较好、精度较高，上述扭矩测量系统能够快速准确地获取动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩，并且传感器1具有体积小的特点，因此上述扭矩测量系统的结构简单紧凑，能够设置于工程机械内部，占用空间较小。

需要说明的是，本文出现的名词“动力装置”不仅包括工程机械中提供动力的装置，也包括传递动力的装置。例如对于混凝土推土机来说，本文的“动力装置”包括发动机、分动箱、发电机和电动机等装置。

具体的方案中，上述扭矩测量系统的传感器1可以为电阻应变式传感器1。

电阻应变式传感器1通常包括应变片和以应变片为电阻的测量电桥，在工程机械的动力装置的运转过程中，应变片设置于动力装置的测量轴上，受扭矩影响产生微小变形，应变片的变形引起测量电桥的电阻值发生变化，测量电桥的电阻变化转变为电信号由发送器2发射、接收器3接收，从而获取动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩。采用电阻应变式传感器1能够准确、快速地获取动力装置的扭矩。当然，上述扭矩测量系统的传感器1并不仅限于电阻应变式传感器，还可以为其他类型的传感器。

更进一步的方案中，上述扭矩测量系统的发送器2可以为无线发送器。这样，发送器2运用频率调制的原理，通过非接触的方式把信号发射给接收器3，相比较采用有线传输的方式，这种无线传输的方式使得扭矩测量系统占用的空间进一步减小，避免了发送器2和接收器3由于接线旋转、缠绕等问题影响信号传输，进一步方便扭矩测量系统在工程机械内部的安装和拆卸，提高扭矩测量系统的工作稳定性。

具体地，上述发送器2和接收器3可以采用射频无线传输或者红外无线传输的方式进行电信号的发射和接收。当然，还可以采用其他方式实现无线传输。

此外，上述发送器2可以与传感器1一同安装在测量轴上，并随测量轴的旋转而旋转，这避免了传感器1和发送器2由于引线旋转而影响扭矩测量系统的工作。

在另一种具体实施方式中，上述扭矩测量系统还可以包括向传感器1供电的供电装置4。具体的方案中，该供电装置4包括相对设置的原边线圈41和副边线圈42，原边线圈41与测量轴通过轴承等可转动连接，副边线圈42与测量轴固定连接，且副边线圈42的两端设于传感器1两侧。

采用这种结构，在动力装置的测量轴转动过程中，副边线圈42与转轴同步转动，相当于发电机30的“转子”，由于原边线圈41与测量轴可转动连接，因此其在测量轴转动过程保持位置不变，相当于发电机30的“定子”，“定子”和“转子”相对运动产生电势，从而给传感器1供电。

当然，上述供电装置4也可以将副边线圈42作为“转子”与测量轴固定连接，将原边线圈41作为“定子”与测量轴转动连接，同样能够实现为传感器1供电的效果。

请参考图2和图3，图2为图1中的传感器1的安装位置图；图3为图1中的传感器1的应变片的安装位置图。

在另一种具体实施方式中，例如对于混合动力推土机来说，如图2和图3所示，上述扭矩测量系统的传感器1的数量可以为5个，5个传感器1分别放置于工程机械的发动机10转轴、分动箱20转轴、发电机30转轴、第一电动机40的转轴和第二电动机50的转轴上。

采用这种结构，使得扭矩测量系统能够准确地测量动力传递过程中每个环节的扭矩，通过对各个环节的扭矩值的分析，能够准确地判断动力传递过程中各个环节的扭矩损耗，进而分析工程机械动力装置的性能优劣，从而便于有针对性地对动力装置的具体零部件进行调整设计，有利于提高动力装置的工作稳定性和工作效率。

当然，上述扭矩测量系统还可以采用其他数目的传感器1，例如可以采用2个传感器1，分别安装在测量发动机10转轴、发电机30转轴上，用于测量发动机10、发电机30的输出扭矩，这适合有目的性地检测具体装置的性能。用户可以根据自身需要自行选择。

此外，本实用新型提供一种工程机械，包括动力装置，还包括如上的扭矩测量系统，扭矩测量系统的传感器1设于动力装置上。具体地，该工程机械可以具体为混合动力推土机。

由于上述扭矩测量系统具有上述技术效果，因此，包括该扭矩测量系统的工程机械也应当具有相应的技术效果，在此不再赘述。

以上对本实用新型所提供的一种工程机械及其扭矩测量系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的系统及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于工程机械的扭矩测量系统，其特征在于，包括：

传感器(1)，设于所述工程机械的动力装置的测量轴上，用于检测所述动力装置的输入扭矩和/或输出扭矩，并将所述输入扭矩和/或输出扭矩转换为电信号；

发送器(2)，用于输出所述传感器(1)获取的所述电信号；

接收器(3)，用于接收所述电信号，并根据所述电信号获取所述输入扭矩和/或输出扭矩。

2.根据权利要求1所述的用于工程机械的扭矩测量系统，其特征在于，所述传感器(1)为电阻应变式传感器。

3.根据权利要求2所述的用于工程机械的扭矩测量系统，其特征在于，所述发送器(2)为无线发射器。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于工程机械的扭矩测量系统，其特征在于，还包括向所述传感器(1)供电的供电装置(4)。

5.根据权利要求4所述的用于工程机械的扭矩测量系统，其特征在于，所述供电装置(4)包括相对设置的原边线圈(41)和副边线圈(42)，所述原边线圈(41)与所述测量轴可转动连接，所述副边线圈(42)与所述测量轴固定连接，且所述副边线圈(42)的两端设于所述传感器(1)两侧。

6.根据权利要求1-3任一项所述的用于工程机械的扭矩测量系统，其特征在于，所述传感器(1)的数量为5个，所述5个传感器(1)分别放置于所述工程机械的发动机(10)转轴、分动箱(20)转轴、发电机(30)转轴和两个电动机(40，50)的转轴上。

7.一种工程机械，包括动力装置；其特征在于，还包括如权利要求1-6任一项所述的扭矩测量系统，所述扭矩测量系统的传感器(1)设于所述动力装置上。

8.根据权利要求7所述的工程机械，其特征在于，具体为混合动力推土机。

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