凈重式扭矩傳感器標定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種扭矩傳感器標定裝置，尤其是一種凈重式扭矩傳感器標定裝置。
【背景技術】
[0002] 扭矩測試是機械工程測試技術中常用的一種技術手段。長期以來扭矩測試尤其是 工程現(xiàn)場的扭矩測試徑常采用在傳動軸上直接粘貼電阻應變片的方式來進行，并采用標定 的方式對應變測試系統(tǒng)進行標定。目前對于扭矩的標定方法可分為兩種：
[0003] (1)直接標定
[0004] 在現(xiàn)場對所測軸施加已知力矩，對于小軸可把接軸一段卡住，另一端固定一根杠 桿，在杠桿端部逐漸加砝碼。對于大軸，可用吊車的提升機械上安裝一個測力計，已得到所 施加的力矩值。這種標定方法是最準確，但是往往由于現(xiàn)場條件不允許進行直接標定，故采 用間接標定。
[0005] ⑵間接標定
[0006] 間接標定的方法有很多，如模擬小軸法、應變梁法、應變儀給定應變法等等。從消 除材質(zhì)、儀器誤差與應力狀態(tài)等因素影響來看，最好選用扭轉模擬小軸標定法。而在模擬小 軸標定中，傳統(tǒng)的加載大多數(shù)采用杠桿的加載方式。該加載方式存在以下幾點弊端：
[0007] 1.由于加載所使用的為懸臂梁結構，桿件的撓度會隨所加的載荷增大而增大，在 對施加力矩的計算中產(chǎn)生誤差，進而對測試的結果產(chǎn)生影響。
[0008] 2.對于懸臂梁結構的加載方式，對待測扭矩軸不僅添加了扭矩還額外增加附加彎 曲力。附加彎曲力的產(chǎn)生會對測試值產(chǎn)生干擾，影響測試結果的準確性。
[0009] 3.對于懸臂梁結構的加載方式完全忽略了杠桿結構本身重力以及附加彎曲力的 影響，測試的數(shù)值將影響真實數(shù)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明是要提供一種凈重式扭矩傳感器標定裝置，該凈重式扭矩傳感器標定裝置 和傳統(tǒng)的扭矩傳感器標定裝置相比具有較高的精度，能提高標定數(shù)值的準確度等。
[0011] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種凈重式扭矩傳感標定裝置，包括砝碼 托盤、水平儀、齒條、線性軸承、齒輪、齒條導向板擋板、齒條導向塊、傳動軸、裝置基座、齒輪 箱、聯(lián)軸器、軸承座、應變片布置點、模擬小軸，所述裝置基座上面的齒輪箱內(nèi)裝有傳動軸， 傳動軸固定連接齒輪，齒輪嚙合連接齒條，齒條與齒條導向板擋板導向滑動連接，齒條導向 板擋板通過齒條導向塊固定連接在齒輪箱上，齒條頂端裝有砝碼托盤，傳動軸通過聯(lián)軸器 連接模擬小軸，模擬小軸通過軸承座固定連接在裝置基座上，模擬小軸與軸承座連接處設 有應變片布置點。
[0012] 砝碼托盤上帶有水平儀，并通過可調(diào)高度的支撐腳調(diào)節(jié)整個裝置的水平位置。齒 條導向面上設有三條滾動球槽，并通過滾動球槽及線性軸承與齒條導向塊滾動摩擦連接， 且齒條垂直于齒輪箱蓋。模擬小軸右端安裝有組合調(diào)組合塊。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：
[0014] 1.凈重式扭矩傳感器標定裝置和傳統(tǒng)的扭矩傳感器標定裝置相比具有較高的精 度，提高了標定數(shù)值的準確度。
[0015] 2.凈重式扭矩傳感器標定裝置中采用的齒輪傳遞的工作方式，這種工作方式對靜 載的傳遞有很高的保持性。本裝置中采用齒條導向板更能夠避免齒條橫向滑動產(chǎn)生的誤差 和使加載的力保持豎直的傳遞。
[0016] 3.凈重式扭矩傳感器標定裝置的后支撐板采用的是組合形斜楔式裝置，這種裝置 能夠使對不同直徑的樣件能夠有較好的對中性，使對不同直徑的模擬小軸裝置仍有較高的 安裝精度。
[0017] 4.本裝置較傳統(tǒng)的測試方法中采用的托盤的加載方式，更加的穩(wěn)定和便捷，并且 在砝碼托盤上設置有水平儀用來檢測力載荷部件的水平狀態(tài)，保證載荷的垂直施加，提高 加載精度。
[0018] 5.本裝置對多種不同直徑的樣件測試更換便捷，有較高的測試效率和準確度。
[0019] 因此，本發(fā)明所采用的齒輪和齒條傳動結構可有效地避免傳統(tǒng)杠桿結構產(chǎn)生的測 量誤差。該裝置提高了模擬小軸法的扭矩傳感器標定精度，而且結構簡單，整體結構緊湊制 造成本低。本裝置采用的活動夾緊裝置便于對不同直徑的樣件快速更換，通過聯(lián)軸器連接 樣件軸進行扭矩測試?？蓪σ恍┈F(xiàn)場小軸徑的軸進行扭矩的直接進行標定，更換和攜帶較 為方便。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的凈重式扭矩傳感器標定裝置結構示意圖；
[0021] 圖2是圖1中沿A-A剖視圖；
[0022] 圖3是圖1的左視圖；
[0023] 圖4是本發(fā)明的凈重式扭矩傳感器標定裝置加扭矩傳感器的自檢示意圖；
[0024] 圖5是齒條導向擋板和齒條裝配圖，主視圖（a)、左視圖（b)和俯視圖（C);
[0025] 圖6是圖5俯視圖（c)的局部放大視圖；
[0026] 圖7是調(diào)整組合塊的主視圖；
[0027] 圖8是調(diào)整組合塊的切面俯視圖；
[0028] 圖9是齒條的俯視圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0030] 如圖1至圖9所示，一種凈重式扭矩傳感標定裝置，包括水平儀1、砝碼托盤2、齒 條3、齒條導向板擋板4、齒條導向塊5、裝置基座6、支撐腳7、齒輪箱蓋8、聯(lián)軸器9、模擬小 軸10、應變片布置點11、調(diào)整組合塊12、線性軸承13、齒輪14、傳動軸15。
[0031] 裝置基座6上面的齒輪箱內(nèi)裝有傳動軸15,傳動軸15固定連接齒輪14,齒輪14 嚙合連接齒條3,齒條3與齒條導向板擋板4導向滑動連接，齒條導向板擋板4通過齒條導 向塊5固定連接在齒輪箱上，齒條3頂端裝有砝碼托盤2,傳動軸15通過聯(lián)軸器9連接模擬 小軸10,模擬小軸10 -端連接聯(lián)軸器9另一端與調(diào)整板12固定連接，模擬小軸10上設有 應變片布置點11。齒條3導向面上設有三條滾動球槽，并通過滾動球槽及線性軸承與齒條 導向塊5滾動摩擦連接，且齒條3垂直于齒輪箱蓋8。位于模擬小軸10后端裝置基座6之 間裝有組合調(diào)整板12。裝置基座6面裝有可調(diào)高度的支撐腳7。
[0032] 砝碼托盤2上帶有水平儀1，并通過可調(diào)高度的支撐腳7調(diào)節(jié)整個裝置的水平位 置。齒條3導向面上設有三條滾動球槽，并通過線性軸承與齒條導向塊6滾動摩擦連接，且 齒條3垂直于齒輪箱蓋8。模擬小軸10右端安裝有調(diào)整組合塊12。
[0033] 本發(fā)明的機構組成與作用：
[0034] 一 ·力載荷部件
[0035] (1)砝碼托盤2 :施加不同的標準重量砝碼，給標定裝置不同的外載荷。在砝碼托 盤上設置有水平儀用來檢測力載荷部件的水平狀態(tài)，通過調(diào)整支撐腳的高度使托盤保持水 平。采用水平托盤的形式是保證載荷的垂直施加，同時便于載荷的施加和方便卸載。
[0036] (2)齒條3 :齒條不僅用于支撐托盤的作用，還用于傳遞載荷。通過齒條和直齒輪 的嚙合作用傳遞載荷。其中的三條滾動球槽能夠使齒條保持滾動摩擦，并保證載荷垂直于 整個裝置。
[0037] (3)齒輪14 :傳遞來自齒條想嚙合的力，將力轉化為力矩，對傳動軸施加力矩。（4) 傳動軸15 :驅(qū)動軸的末端連接聯(lián)軸器直接與模擬小軸相連，直接進行轉矩的傳遞。
[0038] 二.輔助部件：對于傳動軸兩端用滾動軸承支撐結構，齒輪與軸之間的連接為鍵 連接的結構。齒條導向板能夠較好的使齒條保持豎直的工作狀態(tài)。組合調(diào)整板的機構設計， 便于對不同軸徑在夾緊狀態(tài)下仍然能夠保持水平，不產(chǎn)生附加彎矩。
[0039] 本發(fā)明的工作原理：
[0040] 通過齒條和齒輪之間的力矩的傳遞，給待測模擬小軸施加扭矩，由測試系統(tǒng)測試 其在對應載荷條件下的應變信號輸出，得到其載荷輸入與應變輸出之間的關系即標定系數(shù) 值。在現(xiàn)場實際工程測試時輸入標定系數(shù)值與實際被測軸與模擬小軸的直徑比值的比例系 數(shù)（D/d)3,現(xiàn)場測試值即為實際工作扭矩值。
[0041] 其加載重量與形成加載力矩的理論依據(jù)為：
[0042]
[0043] 式中：M-加載的扭矩；Gisg -加載砝碼的重力；G總Jt力-托盤和齒條的總重力；
[0044] D-齒輪分度圓直徑
[0045] 本發(fā)明的凈重式扭矩傳感器標定裝置具有試驗前自檢驗證，本裝置具有測試前自 檢裝置的功能，其中的安裝的示意圖如圖4所示，在模擬小軸10安裝法蘭扭矩傳感器16,實 驗前的自檢功能能夠?qū)Ρ狙b置的可行性，以及使用前進行裝置本身調(diào)整的功能。
【主權項】
1. 一種凈重式扭矩傳感標定裝置，包括水平儀（1)、砝碼托盤（2)、齒條（3)、齒條導向 板擋板（4)、齒條導向塊（5)、裝置基座（6)、支撐腳（7)、齒輪箱蓋（8)、聯(lián)軸器（9)、模擬小 軸（10)、應變片布置點位（11)、調(diào)整板（12)、線性軸承（13)、齒輪（14)、傳動軸（15)，其特 征在于：所述裝置基座（6)上面的齒輪箱蓋（8)內(nèi)裝有傳動軸（15)，傳動軸（15)固定連接 齒輪（14)，齒輪（14)嚙合連接齒條（3)，齒條（3)與齒條導向板擋板（4)滑動連接，齒條導 向板擋板（4)通過齒條導向塊（6)固定連接在齒輪箱上，齒條（3)頂端裝有砝碼托盤（2)， 傳動軸（15)通過聯(lián)軸器（9)連接模擬小軸（10)，模擬小軸（10) -端連接聯(lián)軸器（9)另一 端與調(diào)整組合塊（12)固定連接，模擬小軸（10)上設有應變片布置點（11)。2. 根據(jù)權利要求1所述的凈重式扭矩傳感標定裝置，其特征在于：所述砝碼托盤（2) 上帶有水平儀（1)，并通過可調(diào)高度的支撐腳（7)調(diào)節(jié)整個裝置的水平位置。3. 根據(jù)權利要求1所述的凈重式扭矩傳感標定裝置，其特征在于：所述齒條（3)導向 面上設有三條滾動球槽，并通過線性軸承與齒條導向塊（6)滾動摩擦連接，且齒條（3)垂直 于齒輪箱蓋（8)。4. 根據(jù)權利要求1所述的凈重式扭矩傳感標定裝置，其特征在于：所述模擬小軸（10) 右端安裝有調(diào)整組合塊（12)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種凈重式扭矩傳感標定裝置，裝置基座上面的齒輪箱內(nèi)裝有傳動軸，傳動軸固定連接齒輪，齒輪嚙合連接齒條，齒條與齒條導向板擋板導向滑動連接，齒條導向板擋板通過齒條導向塊固定連接在齒輪箱上，齒條頂端裝有砝碼托盤，傳動軸通過聯(lián)軸器連接模擬小軸，模擬小軸通過軸承座固定連接在裝置基座上，模擬小軸與軸承座連接處設有應變片布置點位。本發(fā)明提高了模擬小軸法的扭矩傳感器標定精度，而且結構簡單，整體結構緊湊制造成本低。采用的活動夾緊裝置便于對不同直徑的樣件快速更換，通過聯(lián)軸器連接樣件軸進行扭矩測試。可對一些現(xiàn)場小軸徑的軸進行扭矩的直接進行標定，更換和攜帶較為方便。
【IPC分類】G01L25/00
【公開號】CN105043661
【申請?zhí)枴緾N201510259699
【發(fā)明人】紀林章, 曹杭, 石鋼, 王迪迪, 胡宇堃
【申請人】上海應用技術學院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年5月20日