CN218035501U - 轴承组及使用该轴承组的扭矩标准机和摆锤式倾角传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轴承组及使用该轴承组的扭矩标准机和摆锤式倾角传感器，轴承组，包括转动轴，转动轴上具有连接段，轴承组还包括位于连接段两侧的第一组轴承和第二组轴承，第一组轴承包括第一轴承座和第一转动件，第二组轴承包括第二轴承座和第二转动件，轴承组还包括用于驱动第一转动件、第二转动件同速反向转动的转动件驱动机构，第一组轴承包括设置于第一转动件与转动轴之间的第一轴承和设置于第一转动件与第一轴承座之间的第二轴承，第二组轴承包括设置于第二转动件与转动轴之间的第三轴承和设置于第二转动件与第二轴承座之间的第四轴承。本实用新型提供了一种可以降低摩擦扭矩的轴承组及使用该轴承组的扭矩标准机和摆锤式倾角传感器。

Description

轴承组及使用该轴承组的扭矩标准机和摆锤式倾角传感器

技术领域

本实用新型涉及一种能够降低摩擦扭矩的轴承组及使用该轴承组的扭矩标准机和倾角传感器。

背景技术

扭矩标准机是一种用于产生标准扭矩以用于检定标准扭矩仪的设备，现有的扭矩标准机如中国专利CN105043663A公开的“空气轴承式扭矩标准机”，包括基座、标准力臂、空气轴承、砝码加载装置、减速机、传动轴和扭矩传感器，标准力臂通过传动轴安装在空气轴承上，空气轴承固定在基座上，标准力臂的两端设置有砝码悬吊部件，砝码加载装置包括设置于砝码悬吊部件上的砝码。减速机安装在基座上，由伺服电机驱动，减速机的水平输出轴中心线与传动轴的中心线在同一直线上，伺服电机和减速机一起构成动力源。

使用时将待校准的扭矩传感器设置于减速机与传动轴之间，通过砝码加载装置将适当的砝码加载到标准力臂上，形成一个标准扭矩值，即力值与长度的乘积，此时标准力臂将发生倾斜，减速机通过扭矩传感器向标准力臂施加扭矩，将标准力臂调整到水平状态后，读取扭矩传感器的示值，比较扭矩传感器与标准扭矩值，分析扭矩传感器的误差，从而实现对扭矩传感器的检定校准。

现有扭矩标准机的校准原理可知，校准误差主要出现在传动轴与基座之间，因为校准时，传动轴与基座之间会产生阻力矩，这个阻力矩主要是因为传动轴与基座之间存在摩擦力而导致的，现有技术中为了减小该阻力矩，因此使用成本较高的空气轴承来减小传动轴与基座之间的摩擦力，从而减小该阻力矩。但是其仍存在以下问题：首先，空气轴承的成本较高，其使用环境要求苛刻，维护成本高，此外，在校准时，标准力臂处于水平的静止状态，也就是说传动轴与基座之间为静摩擦力，而静摩擦力的特性就是不稳定，无法测量，因此现有技术只能是减小该处的阻力矩，无法从根本上对该阻力矩误差进行补偿。

为了解决上述技术问题，中国专利CN113340524A公开了“一种扭矩标准机”，该扭矩标准机包括用于与被检扭矩传感器相连的传动轴和用于向传动轴施加扭矩的扭矩加载机构，扭矩标准机还包括扭矩补偿机构，扭矩补偿机构包括机构座、补偿动力机构和由补偿动力机构驱动而匀速转动的转动体，所述传动轴通过传动轴轴承转动装配于所述转动体上，补偿动力机构与转动体之间串设设有补偿扭矩传感器。

使用时，扭矩加载机构向传动轴施加一个固定的扭矩，通过被检扭矩传感器调整传动轴从而使得被检扭矩传感器测得该扭矩值，而传动轴转动装配于转动体上，此过程中补偿动力机构驱动转动体匀速转动，转动体形成传动轴的支撑，而传动轴与转动体之间为动摩擦，转动体的匀速转动使得该动摩擦是一个稳定的值，补偿扭矩传感器测量或换算得到该位置的阻力矩，在对被检扭矩传感器校准时，将该阻力矩考虑在校准范畴内，就可以实现对被检扭矩传感器的准确校准。

这种改进后的扭矩标准机，通过对传动轴施加一个可以测量的动扭矩，利用补偿扭矩传感器测量到该动扭矩，然后在对被检扭矩传感器校准时，将测量到的动扭矩补偿到校准结果中。这就涉及到对动扭矩的测量以及最终将动扭矩补偿到校准结果中，如果由于摩擦力产生的阻力扭矩足够小，就没有必要进行测量和补偿，这种测量和补偿会增加校准的难度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以降低摩擦扭矩的轴承组，本实用新型的目的还在于提供一种使用该轴承组的扭矩标准机和摆锤式倾角传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型中轴承组的技术方案如下：

轴承组，包括转动轴，转动轴上具有连接段，轴承组还包括位于连接段两侧的第一组轴承和第二组轴承，第一组轴承包括第一轴承座和第一转动件，第二组轴承包括第二轴承座和第二转动件，轴承组还包括用于驱动第一转动件、第二转动件同速反向转动的转动件驱动机构，第一组轴承包括设置于第一转动件与转动轴之间的第一轴承和设置于第一转动件与第一轴承座之间的第二轴承，第二组轴承包括设置于第二转动件与转动轴之间的第三轴承和设置于第二转动件与第二轴承座之间的第四轴承。

本实用新型的有益效果为：当转动轴转动时，通过转动件驱动机构驱动第一转动件、第二转动件同速反向转动，第一转动件对转动轴产生一个阻力扭矩，第二转动件对转动轴产生一个反方向的阻力扭矩，两个阻力扭矩的方向相反，因此会相互抵消或部分抵消，这样就减小轴承组对转动轴的摩擦扭矩。

进一步的，第一组轴承、第二组轴承沿转动轴轴向对称布置于连接段的两侧。

进一步的，第一转动件、第二转动件与转动轴同轴线设置，第一转动件包括第一转动套，第二转动件包括第二转动套。

进一步的，第一轴承、第二轴承位于第一转动套的内外两侧；第三轴承、第四轴承位于第二转动套的内外两侧。

进一步的，第一转动套、第二转动套均为具有大径段和小径段的阶梯轴转动套，第一轴承位于转动轴与第一转动件的大径段内壁之间，第二轴承位于第一轴承座与第一转动件的小径段外壁之间；第三轴承位于转动轴与第二转动件的大径段内壁之间，第四轴承位于第二轴承座与第二转动件的小径段外壁之间。

本实用新型中扭矩标准机的技术方案为：

扭矩标准机，包括驱动电机、杠杆力臂和轴承组，轴承组包括转动轴，转动轴上具有与杠杆力臂相连的连接段，轴承组还包括位于连接段两侧的第一组轴承和第二组轴承，第一组轴承包括第一轴承座和第一转动件，第二组轴承包括第二轴承座和第二转动件，轴承组还包括用于驱动第一转动件、第二转动件同速反向转动的转动件驱动机构，第一组轴承包括设置于第一转动件与转动轴之间的第一轴承和设置于第一转动件与第一轴承座之间的第二轴承，第二组轴承包括设置于第二转动件与转动轴之间的第三轴承和设置于第二转动件与第二轴承座之间的第四轴承，驱动电机与转动轴之间用于安装被捡扭矩传感器。

进一步的，第一组轴承、第二组轴承沿转动轴轴向对称布置于连接段的两侧。

进一步的，杠杆力臂的一端与转动轴的连接段相连，杠杆力臂的另外一端与扭矩标准机的机架之间设置有拉压传感器。

本实用新型中摆锤式倾角传感器的技术方案为：

摆锤式倾角传感器，包括传感器支架、摆锤和用于检测摆锤摆动角度的角度传感器，摆锤通过轴承组与传感器支架相连，轴承组包括转动轴，转动轴上具有与摆锤固定相连的连接段，轴承组还包括位于连接段两侧的第一组轴承和第二组轴承，第一组轴承包括第一轴承座和第一转动件，第二组轴承包括第二轴承座和第二转动件，轴承组还包括用于驱动第一转动件、第二转动件同速反向转动的转动件驱动机构，第一组轴承包括设置于第一转动件与转动轴之间的第一轴承和设置于第一转动件与第一轴承座之间的第二轴承，第二组轴承包括设置于第二转动件与转动轴之间的第三轴承和设置于第二转动件与第二轴承座之间的第四轴承。

进一步的，第一组轴承、第二组轴承沿转动轴轴向对称布置于连接段的两侧。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应地标号表示相同或对应地部分，其中：

图1是本实用新型中扭矩标准机的实施例1的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中轴承组的侧视图；

图4是图2中杠杆力臂与轴承组的配合示意图；

图5是本实用新型中扭矩标准机的实施例2的结构示意图；

图6是本实用新型中扭矩标准机的实施例3中转动轴与第一组轴承、第二组轴承的配合示意图；

图7是本实用新型中倾角传感器的一个实施例的结构示意图；

附图标记说明：1、机架；2、转动件驱动机构；3、第二传动带；4、第二转动件；5、第二转动套；6、杠杆力臂；7、拉压传感器；8、转动轴；9、驱动电机；10、驱动电机的电机轴；11、被检扭矩传感器；12、第一传动带；13、第一转动套；14、第一轴承座；15、第二轴承座；16、第一轴承；17、第二轴承；18、第三轴承；19、第四轴承；20、动力源；21、第一锥齿轮；22、第二锥齿轮；23、连接段；24、砝码；25、小径段；26、大径段；27、摆锤。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。

本实用新型中扭矩标准机的实施例1如图1~4所示：包括机架1，还包括驱动电机9、杠杆力臂6和轴承组。

轴承组包括轴线沿前后方向延伸的转动轴8，转动轴8上具有与杠杆力臂相连的连接段23，杠杆力臂6的一端固定于连接段23上。

轴承组还包括位于连接段前后两侧的第一组轴承和第二组轴承，第一组轴承包括第一轴承座14和第一转动件，第二组轴承包括第二轴承座15和第二转动件，轴承组还包括用于驱动第一转动件、第二转动件同速反向转动的转动件驱动机构。第一转动件包括第一转动套13，第二转动件包括第二转动套5.

第一组轴承包括设置于第一转动套13与转动轴8之间的第一轴承16和设置于第一转动套13与第一轴承座14之间的第二轴承17，第二组轴承包括设置于第二转动套5与转动轴8之间的第三轴承18和设置于第二转动套5与第二轴承座15之间的第四轴承19，驱动电机9与转动轴8之间用于安装被捡扭矩传感器11。驱动电机9可以沿标准机机架前后移动，使用时被检扭矩传感器的一端与驱动电机的电机轴10通过方孔、方轴结构止转连接，被检扭矩传感器的另外一端与转动轴的一端通过方孔、方轴结构止转连接。

在本实施例中，第一组轴承、第二组轴承沿转动轴轴向对称布置于连接段两侧。

第一转动件、第二转动件与转动轴同轴线设置，第一转动件还包括与第一转动套同轴线固定连接的第一转动轮，第二转动件还包括与第二转动套同轴线固定连接的第二转动轮。

第一轴承、第二轴承位于第一转动套的内外两侧；第三轴承、第四轴承位于第二转动套的内外两侧。

转动件驱动机构包括一个动力源20，动力源由转动件电机构成，转动件电机的电机轴上设置有电机轴锥齿轮，电机轴锥齿轮上啮合有前后间隔并列布置的第一锥齿轮21和第二锥齿轮22，第一锥齿轮上同轴线连接有第三转动轮，第二锥齿轮上同轴线连接有第四转动轮。第三转动轮的轴线与第一转动轮的轴线并列布置，第四转动轮的轴线与第二转动轮的轴线并列布置。

第三转动轮通过第一传动带12与第一转动轮传动连接；第四转动轮通过第二传动带3与第二转动轮传动连接。当转动件电机转动时，第一转动套、第二转动套可以同速反向转动，同速反向转动，是指第一转动套、第二转动套的转速相同，但是第一转动套、第二转动套的转动方向相反。

杠杆力臂6的一端与转动轴的连接段23相连，杠杆力臂的另外一端与扭矩标准机的机架之间设置有拉压传感器7。本实施例中的各轴承均为滚珠或滚柱轴承。

使用时，将被检扭矩传感器连接于驱动电机与转动轴之间，转动件电机驱动第一转动套、第二转动套同速反向转动，驱动电机对被捡扭矩传感器施加扭矩，杠杆力臂具有转动趋势，拉压传感器检测到杠杆力臂的受力，从而换算出杠杆力臂所受到的力矩。对于杠杆力臂而言，其受到被检扭矩传感器传过来的动力扭矩，还受到拉压传感器的阻力扭矩，还受到轴承组的摩擦力矩，但是本实施例中，轴承组的摩擦力矩由第一组轴承和第二组轴承形成，第一组轴承、第二组轴承产生的摩擦力矩相互抵消，从而减少了轴承粗的摩擦力矩，使得拉传感器就可以对被检扭矩传感器进行准确校准。

从理论上将，对称布置的第一组轴承、第二组轴承对转动轴所产生的摩擦扭矩可以完全抵消，即使由于装配误差或者其它误差的存在，第一组轴承、第二组轴承对转动轴所产生的摩擦扭矩也可以相互抵消90%以上，相比现有技术，轴承组对转动轴的摩擦扭矩大大降低，可以保证校准精度，由于摩擦扭矩较小，因此不需要测量和补偿，简化了校准过程。

在本实用新型的其它实施例中，动力源还可以是两个独立的电机，其中一个电机与第一转动套传动连接，另外一个电机与第二转动套传动连接，通过对两个电机的控制来实现第一转动套、第二转动套的同速反向转动，此时需要第一转动套、第二转动套匀速转动。

扭矩标准机的实施例2如图5所示：实施例2与实施例1不同的是，本实施例中，杠杆力臂6的中部与转动轴的连接段固定连接，在杠杆力臂的两端挂有砝码24。使用时在杠杆力臂的两端挂载砝码，驱动电机通过被检扭矩传感器向转动轴输入扭矩，将杠杆力臂调节至水平，通过砝码计算转动轴所受到的扭矩从而对被检扭矩传感器进行校准。

扭矩标准机的实施例3如图6所示：实施例3与实施例1不同的是，第一转动套、第二转动套均为具有大径段26和小径段25的阶梯轴转动套，第一轴承16位于转动轴与第一转动套的大径段内壁之间，第二轴承17位于第一轴承座与第一转动套的小径段外壁之间；第三轴承18位于转动轴与第二转动件的大径段内壁之间，第四轴承19位于第二轴承座与第二转动件的小径段外壁之间。

摆锤式倾角传感器的实施例如图7所示：

摆锤式倾角传感器，包括传感器支架、摆锤27和用于检测摆锤摆动角度的角度传感器（图中未示出），摆锤通过轴承组与传感器支架相连，轴承组包括转动轴8，转动轴8上具有与摆锤固定相连的连接段23，摆锤上端与连接段23固定相连。

轴承组还包括位于连接段两侧的第一组轴承和第二组轴承，第一组轴承包括第一轴承座和第一转动件，第二组轴承包括第二轴承座和第二转动件，第一转动件包括第一转动套13，第二转动件包括第二转动套5，第一转动套、第二转动套均为具有大径段26和小径段25的阶梯轴套。

轴承组还包括用于驱动第一转动套、第二转动套同速反向转动的转动件驱动机构，第一组轴承包括设置于第一转动套与转动轴之间的第一轴承16和设置于第一转动套与第一轴承座之间的第二轴承17，第二组轴承包括设置于第二转动套与转动轴之间的第三轴承18和设置于第二转动套与第二轴承座之间的第四轴承19。

第一组轴承、第二组轴承沿转动轴轴向对称布置于连接段的两侧。

摆锤式倾角传感器实施例中轴承组可以与上述扭矩标准机实施例1和实施例3中的轴承组相同，因此在此不再详述。

本实用新型中，正常使用时，将摆锤式倾角传感器置于一个倾斜的被测物体上，理论上摆锤27会依靠重力摆动至竖直姿态，角度传感器检测到摆锤摆动的角度，从而判断出被测物体的倾斜角度。但是由于转动轴与轴承之间摩擦扭矩的存在，在现有技术中，摩擦扭矩比较大，为了使得摆锤可以克服该摩擦扭矩顺利摆动到竖直姿态，就需要将摆锤做的很长，不仅造成材料的浪费，也不便于运输。

在本实用新型中，通过使用低摩擦扭矩的轴承组，轴承组的第一转动件、第二转动件在转动件驱动机构的驱动作用下，同速反向转动，第一组轴承、第二组轴承对转轴之间的摩擦扭矩相互抵消，因此转动轴受到很小甚至没有的摩擦扭矩，摆锤不需要做的太长，就可以顺利的摆动至竖直姿态，可以降低对摆锤长度的需求，减少成本的同时，也便于携带运输。

轴承组的实施例如图1~6所示，轴承组的具体结构与上述各扭矩标准机实施例中所述的轴承组相同，在此不再详述。在实用新型的其它实施例中，轴承组还可以应用于扭矩标准机、摆锤式倾角传感器之外的其它需要降低摩擦扭矩的领域中。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.轴承组，其特征在于：包括转动轴，转动轴上具有连接段，轴承组还包括位于连接段两侧的第一组轴承和第二组轴承，第一组轴承包括第一轴承座和第一转动件，第二组轴承包括第二轴承座和第二转动件，轴承组还包括用于驱动第一转动件、第二转动件同速反向转动的转动件驱动机构，第一组轴承包括设置于第一转动件与转动轴之间的第一轴承和设置于第一转动件与第一轴承座之间的第二轴承，第二组轴承包括设置于第二转动件与转动轴之间的第三轴承和设置于第二转动件与第二轴承座之间的第四轴承。

2.根据权利要求1所述的轴承组，其特征在于：第一组轴承、第二组轴承沿转动轴轴向对称布置于连接段的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的轴承组，其特征在于：第一转动件、第二转动件与转动轴同轴线设置，第一转动件包括第一转动套，第二转动件包括第二转动套。

4.根据权利要求3所述的轴承组，其特征在于：第一轴承、第二轴承位于第一转动套的内外两侧；第三轴承、第四轴承位于第二转动套的内外两侧。

5.根据权利要求3所述轴承组，其特征在于：第一转动套、第二转动套均为具有大径段和小径段的阶梯轴转动套，第一轴承位于转动轴与第一转动件的大径段内壁之间，第二轴承位于第一轴承座与第一转动件的小径段外壁之间；第三轴承位于转动轴与第二转动件的大径段内壁之间，第四轴承位于第二轴承座与第二转动件的小径段外壁之间。

6.使用如权利要求1~5任意一项所述轴承组的扭矩标准机，包括驱动电机、杠杆力臂和轴承组，其特征在于：轴承组包括转动轴，转动轴上具有与杠杆力臂相连的连接段，轴承组还包括位于连接段两侧的第一组轴承和第二组轴承，第一组轴承包括第一轴承座和第一转动件，第二组轴承包括第二轴承座和第二转动件，轴承组还包括用于驱动第一转动件、第二转动件同速反向转动的转动件驱动机构，第一组轴承包括设置于第一转动件与转动轴之间的第一轴承和设置于第一转动件与第一轴承座之间的第二轴承，第二组轴承包括设置于第二转动件与转动轴之间的第三轴承和设置于第二转动件与第二轴承座之间的第四轴承，驱动电机与转动轴之间用于安装被捡扭矩传感器。

7.根据权利要求6所述的扭矩标准机，其特征在于：第一组轴承、第二组轴承沿转动轴轴向对称布置于连接段的两侧。

8.根据权利要求6所述的扭矩标准机，其特征在于：杠杆力臂的一端与转动轴的连接段相连，杠杆力臂的另外一端与扭矩标准机的机架之间设置有拉压传感器。

9.使用如权利要求1~5任意一项所述轴承组的摆锤式倾角传感器，包括传感器支架、摆锤和用于检测摆锤摆动角度的角度传感器，摆锤通过轴承组与传感器支架相连，其特征在于：轴承组包括转动轴，转动轴上具有与摆锤固定相连的连接段，轴承组还包括位于连接段两侧的第一组轴承和第二组轴承，第一组轴承包括第一轴承座和第一转动件，第二组轴承包括第二轴承座和第二转动件，轴承组还包括用于驱动第一转动件、第二转动件同速反向转动的转动件驱动机构，第一组轴承包括设置于第一转动件与转动轴之间的第一轴承和设置于第一转动件与第一轴承座之间的第二轴承，第二组轴承包括设置于第二转动件与转动轴之间的第三轴承和设置于第二转动件与第二轴承座之间的第四轴承。

10.根据权利要求9所述的摆锤式倾角传感器，其特征在于：第一组轴承、第二组轴承沿转动轴轴向对称布置于连接段的两侧。

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