專利名稱：扭矩測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及扭矩測量裝置。
背景技術(shù)：
在物理學(xué)中，扭矩就是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的力矩，其大小等于力和力臂的乘積。扭矩是機(jī)械設(shè)備的重要工作參數(shù)，它反映了機(jī)械設(shè)備在一定范圍內(nèi)的工作能力。扭矩測量裝置可作為機(jī)械設(shè)備的在線測量裝置，用于對設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制等功能；若能準(zhǔn)確、可靠、方便的測出設(shè)備的扭矩值，也可以用于故障診斷、改善設(shè)備性能等方面。因此，扭矩測量已經(jīng)成為機(jī)械量測量中的一個重要組成部分。扭矩測量的方法有很多種，針對不同型號的機(jī)械設(shè)備也會有不同的扭矩測量方法，旋挖鉆機(jī)等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的扭矩參數(shù)一般利用杠桿原理進(jìn)行測量，參見圖1。圖1 為一種典型的扭矩測量裝置。圖1所示的扭矩測量裝置主要由固定點(diǎn)la、拉力傳感器加、鋼絲繩3a、杠桿如組成，拉力傳感器加通過鋼絲繩3a分別與固定點(diǎn)Ia和杠桿如連接，并且固定點(diǎn)la、拉力傳感器加、鋼絲繩3a均設(shè)置在杠桿如的兩端，并關(guān)于杠桿如呈中心對稱布置。杠桿如的幾何中心處開有方孔44a，方孔4 為連接被測設(shè)備的連接孔。當(dāng)用該裝置測量旋挖鉆機(jī)的扭矩時(shí)，旋挖鉆機(jī)的鉆桿通過方孔4 與測量裝置連接，啟動旋挖鉆機(jī)后，其上的動力頭旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩經(jīng)過鉆桿傳遞到杠桿如上，杠桿如發(fā)生轉(zhuǎn)動，拉力傳感器加受拉并顯示所受到的拉力的大小。拉力傳感器加受到的拉力之和乘以杠桿的長度的一半即為該旋挖鉆機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的扭矩。顯然，使用上述扭矩測量裝置時(shí)，如果機(jī)械設(shè)備停靠的位置不夠準(zhǔn)確，或者機(jī)械設(shè)備發(fā)生擺動，那么杠桿如的位置就會發(fā)生偏移，使得拉力的力臂不再是杠桿的長度的一半，所測得的扭矩值會隨之產(chǎn)生較大的誤差，這大大降低了測量裝置的測量精度。并且，該測量裝置兩側(cè)的拉力力臂不等將導(dǎo)致兩側(cè)的拉力傳感器加受到的拉力差距比較大，可能出現(xiàn)拉力傳感器加超載的現(xiàn)象，容易造成拉力傳感器加損壞等問題。另一方面，旋挖鉆機(jī)作業(yè)時(shí)，鉆桿對動力頭的反作用力是單一扭矩作用，此扭矩經(jīng)動力頭、桅桿、動臂、上車體傳遞給底盤，上述每個部件都會對動力頭的位置產(chǎn)生影響。可以理解的是，由于這些部件的變形、各個部件之間的裝配間隙及其他未知的原因，動力頭會向一側(cè)發(fā)生偏移，此偏移對旋挖鉆機(jī)的成孔質(zhì)量有較大的影響，所以要采取一定的措施測量出這個偏移量并校正。而使用目前的測量裝置測量時(shí)，兩側(cè)的拉力傳感器加受到的拉力不相等，那么動力頭就會受到一定的徑向力，所以該測量裝置不能反映旋挖鉆機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)，導(dǎo)致研究人員無法定量的研究動力頭的偏移情況，對提高旋挖鉆機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量非常不利。而這一缺陷也存在于其他被測機(jī)械設(shè)備的扭矩測量過程中。如何保證扭矩測量過程中拉力力臂不變，從而準(zhǔn)確測量機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的扭矩，同時(shí)保證兩拉力相等，以便研究受到純扭矩作用時(shí)設(shè)備的工作狀態(tài)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種扭矩測量裝置，保證扭矩測量過程中拉力力臂不變且僅加載扭矩，從而能夠精確測量機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的扭矩。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案一種扭矩測量裝置，該裝置包括處在同一平面內(nèi)的固定座、傳感器、柔性鎖鏈，所述傳感器分別與所述固定座、柔性鎖鏈相連接，所述柔性鎖鏈繞過加載盤的圓弧形支撐部， 所述加載盤上有用于連接被測設(shè)備的孔，所述圓弧形支撐部的圓心位于所述孔的橫截面之中。優(yōu)選地，所述圓弧形支撐部的圓心與所述孔的橫截面的幾何中心重合。優(yōu)選地，還包括在所述加載盤的兩側(cè)中心對稱地設(shè)置圓形牽引部，并在其橫截面的幾何中心處設(shè)置圓形支撐部，兩組關(guān)于所述加載盤呈中心對稱分布的所述柔性鎖鏈分別繞過兩組所述圓形牽引部和所述圓形支撐部，且兩所述柔性鎖鏈連為一體。優(yōu)選地，所述圓形牽引部為滑輪、軸承或鏈輪。優(yōu)選地，所述圓形支撐部為滑輪組、滑輪、軸承或鏈輪。優(yōu)選地，所述圓弧形支撐部為分布在同一圓弧上的滑輪、軸承或鏈輪。優(yōu)選地，所述柔性鎖鏈為鋼絲繩、皮帶或鏈。優(yōu)選地，所述孔為方孔、三角形孔或菱形孔或法蘭孔。通過上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明采用圓弧形支撐部作為柔性鎖鏈的支撐，當(dāng)用該扭矩測量裝置測量旋挖鉆機(jī)運(yùn)行所產(chǎn)生的扭矩時(shí)，將鉆桿方頭插入加載盤上方形的孔中，動力頭旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的扭矩經(jīng)鉆桿施加給加載盤，加載盤轉(zhuǎn)動，從而使柔性鎖鏈?zhǔn)芰?，柔性鎖鏈?zhǔn)艿降牧Φ拇笮★@示在傳感器上，所顯示的拉力的和乘以柔性鎖鏈圓弧段的半徑就得到了該機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的扭矩。采用該測量裝置測量其他機(jī)械設(shè)備的扭矩的步驟與上述旋挖鉆機(jī)的扭矩測量步驟相似。與背景技術(shù)相比較，本發(fā)明中，柔性鎖鏈與圓弧形支撐部相切部分的中心線圓弧半徑即為拉力力臂，顯然，相切位置在一定范圍內(nèi)拉力力臂均相等，即使測試過程中被測設(shè)備?？康奈恢貌粶?zhǔn)確或者出現(xiàn)擺動，拉力的力臂也不會發(fā)生變化，從而保證了扭矩測量的準(zhǔn)確性。并且，本發(fā)明所提供的扭矩測量裝置能夠自動適應(yīng)柔性鎖鏈的長度，不受機(jī)械設(shè)備停放位置偏差等因素的干擾，大大提高了該測量裝置的可靠性和工作效率。另外，本發(fā)明中，圓弧支承部、圓形牽引部、圓形支承部均為滑輪機(jī)構(gòu)，使得通過柔性鎖鏈連接的兩個傳感器上受到的拉力相等，不會出現(xiàn)測量裝置損壞的現(xiàn)象；并且拉力對孔中心的作用半徑又是相等的，所以該測量裝置對機(jī)械設(shè)備的反作用力為一單純力偶，不存在徑向力作用。此時(shí)接近于機(jī)械設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)，研究人員可以進(jìn)一步采用其他長度測量工具測得機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中工作裝置的偏移量并校正該偏移量，有利于提高機(jī)械設(shè)備的工作質(zhì)量。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為一種典型的扭矩測量裝置；圖2為本發(fā)明提供的扭矩測量裝置的俯視圖；圖3為本發(fā)明提供的扭矩測量裝置的正視剖面圖；圖4為本發(fā)明提供的扭矩測量裝置的立體圖；圖5為本發(fā)明提供的扭矩測量裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)立體圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心是提供一種扭矩測量裝置，保證測量過程中拉力力臂不變，從而準(zhǔn)確的測量機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的扭矩，提高測量裝置的安全性，同時(shí)為測量機(jī)械設(shè)備部分結(jié)構(gòu)的偏移量提供條件，有利于提高機(jī)械設(shè)備的工作質(zhì)量。為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明提供的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參見圖2、圖3、圖4和圖5。圖2為本發(fā)明提供的扭矩測量裝置的俯視圖，圖3為本發(fā)明提供的扭矩測量裝置的正視剖面圖，圖4為本發(fā)明提供的扭矩測量裝置的立體圖，圖5為本發(fā)明提供的扭矩測量裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)立體圖。在一種具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明提供了一種扭矩測量裝置，用于準(zhǔn)確測量機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的扭矩。該扭矩測量裝置所利用的原理依舊是拉力乘以拉力力臂即為所測的扭矩值。該裝置包括處在同一平面內(nèi)的固定座1、傳感器2、柔性鎖鏈3、圓弧形支撐部41和加載盤4，傳感器2通過銷軸等連接件與固定座1、柔性鎖鏈3連接，柔性鎖鏈3纏繞在圓弧形支撐部41，加載盤4上有用于連接被測設(shè)備的孔44，圓弧形支撐部41的圓心與孔44的橫截面的幾何中心重合。上述的圓弧形支撐部41，用于支撐柔性鎖鏈3，并降低柔性鎖鏈3與加載盤4之間的摩擦。圓弧形支撐部41可以是一組等間距分布在加載盤4的同一圓周上的若干個滑輪、 軸承或鏈輪，這些滑輪、軸承或鏈輪通過加載盤4上設(shè)置的若干孔進(jìn)行固定。之所以要設(shè)置為上述的結(jié)構(gòu)是為了保證測量裝置在測量過程中的拉力力臂始終為柔性鎖鏈3與圓弧形支撐部41相切圓弧部分的中心線的半徑。上述在加載盤4上開的孔44可以是方孔、三角形孔、菱形孔或者其他可以保證被測設(shè)備與加載盤4可靠連接的形狀的孔，一般根據(jù)被測設(shè)備與該扭矩測量裝置的連接部分的形狀對應(yīng)地選擇。并且，所設(shè)置的孔44的深度應(yīng)該保證與被測設(shè)備有較大的接觸面積， 使得被測設(shè)備與該扭矩測量裝置的連接更加可靠。上述的柔性鎖鏈3為鋼絲繩、皮帶或鏈，具體選擇時(shí)主要依據(jù)被測設(shè)備運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的扭矩值的大致范圍以及整個測量裝置的尺寸，要求所選的柔性鎖鏈3能夠保證在測量過程中不會被拉斷即可。具體地，如果僅僅是為了測量旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的扭矩值，那么就可以直接將柔性鎖鏈3的末端固定在圓弧形支撐部41上，而圓弧形支撐部41則安裝在加載盤4上。例如，采用上述的測量裝置測量旋挖鉆機(jī)運(yùn)行所產(chǎn)生的扭矩時(shí)，鉆桿方頭插入方形的孔44中，動力頭旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩經(jīng)鉆桿施加給加載盤4，這個扭矩使加載盤4發(fā)生一定的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使柔性鎖鏈3受拉，柔性鎖鏈3所受到的拉力傳遞給傳感器2，其大小顯示在傳感器2上，這樣就測得了拉力。將測得的拉力與拉力力臂相乘即可得到旋挖鉆機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的扭矩值。采用該測量裝置測量其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的扭矩時(shí)，同樣將該待測機(jī)械設(shè)備上可以與該測量裝置連接的部件插入相應(yīng)形狀的孔44中，剩下的步驟與上述測量旋挖鉆機(jī)的扭矩步驟相似，此處就不再贅述。進(jìn)一步地，可以地將圓弧形支撐部41、柔性鎖鏈3、傳感器2和固定座1設(shè)置為兩組，并且均關(guān)于加載盤4呈中心對稱分布。兩組柔性鎖鏈3分別將兩組固定座1和兩組傳感器2連接起來，其末端均固定在兩組圓弧形支撐部41上，從而與加載盤4固定連接。上述的扭矩測量裝置中，兩段柔性鎖鏈3是分開的，這種結(jié)構(gòu)使得該測量裝置兩端的傳感器2所受到的拉力有可能不相等，這就造成測量裝置對機(jī)械設(shè)備的反作用力不僅僅為扭矩，還附加有徑向力，這一狀態(tài)并不是機(jī)械設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)，不利于研究人員對機(jī)械設(shè)備的后續(xù)研究。所以，上述的扭矩測量裝置需要針對研究人員的后續(xù)研究方向進(jìn)行一定的改進(jìn)。為了在機(jī)械設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)下測量出被測設(shè)備的某些結(jié)構(gòu)發(fā)生的偏移量，進(jìn)而研究負(fù)載對機(jī)械設(shè)備中某些結(jié)構(gòu)發(fā)生偏移的影響，提高機(jī)械設(shè)備的工作質(zhì)量，本發(fā)明所提供的扭矩測量裝置還包括在加載盤4的兩側(cè)中心對稱地設(shè)置圓形牽引部42，并在其橫截面的幾何中心處設(shè)置圓形支撐部43，柔性鎖鏈3也相應(yīng)地設(shè)置為兩組，這兩組柔性鎖鏈3分別繞過兩組圓形牽引部42以及圓形支撐部43后連為一體。上述的兩個圓形牽引部42用于將柔性鎖鏈3從加載盤4的一側(cè)引到另一側(cè)，可以是滑輪、軸承或鏈輪。圓形牽引部42可以采用螺紋固定連接在加載盤4的兩側(cè)。上述的圓形支撐部43是為了使柔性鎖鏈3避開連接或測量中心，所以孔44在其內(nèi)部，圓形牽引部42分布在其兩側(cè)，柔性鎖鏈3繞過其任意一側(cè)都可以。本發(fā)明中的圓形牽引部42和圓形支撐部43均為安裝方便、維護(hù)成本較低的滑輪、 軸承或鏈輪。從圖2中可以看出上述所有結(jié)構(gòu)組成的扭矩測量裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)?；谏鲜龅呐ぞ販y量裝置進(jìn)行測量時(shí)，加載盤4上受到的扭矩會使兩組傳感器3 都受到拉力，很顯然，兩組連接在一起的柔性鎖鏈3作為一個整體繞過圓形牽引部42和圓形支撐部43可以保證兩端的傳感器2受到的拉力是相等的。同時(shí)，加載盤兩側(cè)的測量半徑相等，所以兩端的拉力與測量半徑的乘積也相等，即扭矩相等。并且，兩組柔性鎖鏈3相互平行，使得兩端所受到的拉力組成一對單純力偶，接近于被測設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)，再由其他長度測量工具即可測得動力頭的偏移量。通過上述各個具體實(shí)施例可以看出，本發(fā)明所提供的圓弧形支撐部41將拉力力臂轉(zhuǎn)化為柔性鎖鏈3與其相切部分圓弧中心線的半徑，使相切位置不同時(shí)拉力力臂均相等，即使測試過程中被測設(shè)備?？康奈恢貌粶?zhǔn)確或者出現(xiàn)擺動，拉力的力臂也不會發(fā)生變化，從而保證了扭矩測量的準(zhǔn)確性。并且，本發(fā)明所提供的扭矩測量裝置能夠自動適應(yīng)柔性鎖鏈3的長度，不受機(jī)械設(shè)備停放位置偏差等的干擾，大大提高了可靠性和工作效率。另外，本發(fā)明中，柔性鎖鏈3繞過圓形牽引部42和圓形支撐部43后相連接使得兩個傳感器上受到的拉力相等，不會出現(xiàn)測量裝置損壞的現(xiàn)象，并且拉力對孔44中心的作用半徑又是相等的，所以該測量裝置對機(jī)械設(shè)備的反作用力為一單純力偶，不存在徑向力作用，此時(shí)接近于旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)，研究人員可以進(jìn)一步采用其他長度測量工具測得機(jī)械設(shè)備中部分結(jié)構(gòu)的偏移量并校正該偏移量，有利于提高機(jī)械設(shè)備的工作質(zhì)量。
以上對本發(fā)明所提供的扭矩測量裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種扭矩測量裝置，該裝置包括處在同一平面內(nèi)的固定座(1)、傳感器O)、柔性鎖鏈(3)，所述傳感器( 分別與所述固定座(1)、柔性鎖鏈C3)相連接，其特征在于，所述柔性鎖鏈C3)繞過加載盤的圓弧形支撐部(41)，所述加載盤(4)上有用于連接被測設(shè)備的孔(44)，所述圓弧形支撐部的圓心位于所述孔04)的橫截面之中。
2.按照權(quán)利要求1所述的扭矩測量裝置，其特征在于，所述圓弧形支撐部Gl)的圓心與所述孔G4)的橫截面的幾何中心重合。
3.按照權(quán)利要求2所述的扭矩測量裝置，其特征在于，還包括在所述加載盤的兩側(cè)中心對稱地設(shè)置圓形牽引部(42)，并在其橫截面的幾何中心處設(shè)置圓形支撐部(43)，兩組關(guān)于所述加載盤(4)呈中心對稱分布的所述柔性鎖鏈C3)分別繞過兩組所述圓形牽引部 (42)和所述圓形支撐部(43)，且兩所述柔性鎖鏈C3)連為一體。
4.按照權(quán)利要求3所述的扭矩測量裝置，其特征在于，所述圓形牽引部02)為滑輪、軸承或鏈輪。
5.按照權(quán)利要求4所述的扭矩測量裝置，其特征在于，所述圓形支撐部03)為滑輪組、 滑輪、軸承或鏈輪。
6.按照權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的扭矩測量裝置，其特征在于，所述圓弧形支撐部 (41)為分布在同一圓弧上的滑輪、軸承或鏈輪。
7.按照權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的扭矩測量裝置，其特征在于，所述柔性鎖鏈(3)為鋼絲繩、皮帶或鏈。
8.按照權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的扭矩測量裝置，其特征在于，所述孔04)為方孔、 三角形孔或菱形孔或法蘭孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種扭矩測量裝置，用于精確測量機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的扭矩，包括處在同一平面內(nèi)的固定座、傳感器、柔性鎖鏈、加載盤和圓弧形支撐部，所述傳感器分別與所述固定座、柔性鎖鏈相連接，所述柔性鎖鏈繞過加載盤的圓弧形支撐部，所述加載盤上有用于連接被測設(shè)備的孔，所述圓弧形支撐部的圓心位于所述孔的橫截面之中。測量時(shí)，被測設(shè)備與該測量裝置連接后，其扭矩使加載盤轉(zhuǎn)動，繼而對柔性鎖鏈?zhǔn)┘永Γ瑐鞲衅魉@示的柔性鎖鏈?zhǔn)艿降睦χ档暮统艘匀嵝枣i鏈圓弧段的半徑即為待測扭矩。本發(fā)明的關(guān)鍵在于，所提供的圓弧形支撐部保證了拉力力臂不會因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備?？课恢貌粶?zhǔn)確或其它原因而發(fā)生變化；同時(shí)由于采用了柔性鎖鏈及滑輪機(jī)構(gòu)，消除了測量裝置產(chǎn)生的徑向力，系純扭矩加載的測量方法，提高了測量精度。
文檔編號G01L3/00GK102288341SQ201110121498
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者馮祥文 申請人:北京市三一重機(jī)有限公司