CN204924561U - 一种扭矩标准机的杠杆平衡机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扭矩标准机的杠杆平衡机构，其特征在于：包括测量杠杆、第一测力模块、第二测力模块、第三测力模块、第四测力模块、第一平衡油缸、第二平衡油缸、驱动机构，第一测力模块、第二测力模块、第三测力模块、第四测力模块分别与测量杠杆间隙配合，第二测力模块与第一平衡油缸连接，第四测力模块与第二平衡油缸连接，第一测力模块、第三测力模块、第一平衡油缸、第二平衡油缸与支撑架刚性连接，第一平衡油缸通过油管与驱动机构的第二驱动油缸并联，第二平衡油缸通过油管与驱动机构的第一驱动油缸并联。本实用新型可以有效提高扭矩标准机的扭矩测量精度。

Description

一种扭矩标准机的杠杆平衡机构

技术领域：

本实用新型涉及一种扭矩标准机，特别是指一种扭矩标准机的杠杆平衡机构。

背景技术：

扭矩标准装置是扭矩量传中重要的计量标准器，扭矩标准装置通常有两种类型：一是静重式扭矩标准机，装置采用砝码及力臂杠杆组合产生标准力矩；二是参考式扭矩标准装置，装置采用力传感器及杠杆组合作为标准，通过比较法进行测量。由于受制造工艺限制，静重式扭矩标准装置通常适合于中小扭矩量值传递和溯源。当量程大于50kN·m时，静重式扭矩标准装置制造费用昂贵难以推广应用；采用力传感器及杠杆组合作为标准，基于力偶测量原理的参考式扭矩标准装置,造价相对较低，并且扭矩溯源简单，只要控制杠杆有效力臂尺寸及力传感器的准确度,就就可以控制装置的测量不确定度，尤其适用于超大扭矩标准装置。

实用新型人与合作单位曾于2012年5月2日申报中国实用新型专利（一种力偶式扭矩标准机，申请号CN201220191669公开号CN202582832U），在上述专利中：采用双向力偶，使扭矩标准机的测量杠杆轴承上受到的反力大幅度减小，从而可以减少轴承摩擦扭矩对测量杠杆的影响，提高扭矩测量精度。但由于各部件之间的间隙、传感器及机座变形等不对称因素的存在，加荷时很难保证杠杆两侧力的对称性，从而使效果下降。

本申请是基于上述实用新型所存在问题的进一步改进。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种扭矩标准机的杠杆平衡机构，可以有效提高扭矩标准机的扭矩测量精度。

本实用新型是通过如下方式实现上述目的的：

一种扭矩标准机的杠杆平衡机构，其特征在于：包括测量杠杆、第一测力模块、第二测力模块、第三测力模块、第四测力模块、第一平衡油缸、第二平衡油缸、驱动机构，第一测力模块、第二测力模块、第三测力模块、第四测力模块分别与测量杠杆间隙配合，第二测力模块与第一平衡油缸连接，第四测力模块与第二平衡油缸连接，第一测力模块、第三测力模块、第一平衡油缸、第二平衡油缸与支撑架刚性连接，第一平衡油缸通过油管与驱动机构的第二驱动油缸并联，第二平衡油缸通过油管与驱动机构的第一驱动油缸并联。

进一步的设置在于：

第二驱动油缸的A腔进油时第一驱动油缸的B腔回油，旋转机构产生顺时针方向的驱动扭矩，第一平衡油缸通过第二测力模块对测量杠杆产生逆时针方向的平衡扭矩，平衡扭矩为驱动扭矩的1/2；当第一驱动油缸的B腔进油时第二驱动油缸的A腔回油，旋转机构产生逆时针方向的驱动扭矩，第二平衡油缸通过第二测力模块对测量杠杆产生顺时针方向的平衡扭矩，平衡扭矩为驱动扭矩的1/2。

所述驱动机构是一种通过液压方式驱动的旋转机构，特别优选为摆动油缸，或者油缸及驱动杠杆的组合。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过在测量杠杆受压测力模块下面，各安装一个特殊设计的辅助油缸，分别与驱动机构的两个驱动油缸并联，用于平衡测量杠杆的两端力矩，确保实现力偶方式测量。

以下通过附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图2的测试图；

图3为本实用新型的工作原理图。

具体实施方式：

如图1、图2、图3所示，一种扭矩标准机的杠杆平衡机构，包括测量杠杆1、测力模块2-1、测力模块2-2、测力模块2-3、测力模块2-4、平衡油缸3-1、平衡油缸3-2、驱动机构4。测力模块2-1、测力模块2-2、测力模块2-3、测力模块2-4分别与测量杠杆1间隙配合，测力模块2-2与平衡油缸3-1连接，测力模块2-4与平衡油缸3-2连接，测力模块2-1、测力模块2-3、平衡油缸3-1、平衡油缸3-2与支撑架6刚性连接，平衡油缸3-1通过油管与驱动机构4的驱动油缸4-2并联，平衡油缸3-2通过油管与驱动机构4的驱动油缸4-1并联。

驱动机构4包括驱动油缸4-1、驱动油缸4-2及旋转机构4-3，当驱动油缸4-2的A腔进油时驱动油缸4-1的B腔回油，带动旋转机构4-3顺时针方向旋转，平衡油缸3-1通过测力模块2-2对测量杠杆1产生平衡扭矩；当驱动油缸4-1的B腔进油时驱动油缸4-2的A腔回油，带动旋转机构4-3逆时针方向旋转，平衡油缸3-2通过测力模块2-4对测量杠杆1产生平衡扭矩。

工作时（以顺时针方向测量为例），将被测工件5安装于驱动机构4和测量杠杆1上，液压控制系统向驱动油缸4-2的A腔进油，驱动机构4通过被测工件5带动测量杠杆1顺时针方向转动，产生一个驱动扭矩T1，由于平衡油缸3-1与驱动油缸4-2并联，这时平衡油缸3-1通过测力模块2-2向测量杠杆1产生逆时针方向的平衡扭矩T2，由于T2=T1/2，根据力矩平衡原理，测量杠杆1还会继续顺时针方向转动，直至测量杠杆1与测力模块2-3接触，并由测力模块2-3对测量杠杆1产生一个反作用扭矩T3，T3=T1-T2=T2。从而形成对称的力偶。

由于平衡油缸3-1与驱动油缸4-2并联，工作时两者的压力p相等；平衡油缸3-2与驱动油缸4-1并联，工作时两者的压力P相等，设计制造时按以下公式计算：

T2=T1/2----（1）

T1=S1×P×L1----（2）

T2=S2×P×L2----（3）

由式（1），（2），（3）得：

S2=S1×L1/2L2。

式中：T1---驱动扭矩；T2---平衡扭矩；S1---驱动油缸截面积；S2---平衡油缸截面积；L1---驱动机构力臂；L2---测力杠杆力臂。

Claims (4)

1.一种扭矩标准机的杠杆平衡机构，其特征在于：包括测量杠杆（1）、第一测力模块(2-1)、第二测力模块（2-2）、第三测力模块（2-3）、第四测力模块（2-4）、第一平衡油缸（3-1）、第二平衡油缸（3-2）、驱动机构（4），第一测力模块(2-1)、第二测力模块（2-2）、第三测力模块（2-3）、第四测力模块（2-4）分别与测量杠杆（1）间隙配合，第二测力模块（2-2）与第一平衡油缸（3-1）连接，第四测力模块（2-4）与第二平衡油缸（3-2）连接，第一测力模块(2-1)、第三测力模块(2-3)、第一平衡油缸（3-1）、第二平衡油缸（3-2）与支撑架（6）刚性连接，第一平衡油缸（3-1）通过油管与驱动机构（4）的第二驱动油缸（4-2）并联，第二平衡油缸（3-2）通过油管与驱动机构（4）的第一驱动油缸（4-1）并联。

2.根据权利要求1所述的一种扭矩标准机的杠杆平衡机构，其特征在于：第二驱动油缸（4-2）的A腔进油时第一驱动油缸（4-1）的B腔回油，旋转机构（4-3）产生顺时针方向的驱动扭矩，第一平衡油缸（3-1）通过第二测力模块（2-2）对测量杠杆（1）产生逆时针方向的平衡扭矩，平衡扭矩为驱动扭矩的1/2；当第一驱动油缸（4-1）的B腔进油时第二驱动油缸（4-2）的A腔回油，旋转机构（4-3）产生逆时针方向的驱动扭矩，第二平衡油缸（3-2）通过第四测力模块（2-4）对测量杠杆（1）产生顺时针方向的平衡扭矩，平衡扭矩为驱动扭矩的1/2。

3.根据权利要求1或2所述的一种扭矩标准机的杠杆平衡机构，其特征在于：驱动机构（4）是一种通过液压方式驱动的旋转机构。

4.根据权利要求3所述的一种扭矩标准机的杠杆平衡机构，其特征在于：驱动机构（4）为摆动油缸，或者是油缸及驱动杠杆的组合。