[發(fā)明專利]一種扭矩測量儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210102577.4
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102620875A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓爾樑;王宏宇;孫強
• 申請（專利權(quán)）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: G01L3/02
• 分類號: G01L3/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿;魏曉波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動力傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種扭矩測量儀。

背景技術(shù)

扭矩是機械量中的一個重要參數(shù)，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)扭矩測量方式主要包括應(yīng)變法測量、相位差法測量和壓磁法扭矩測量。

應(yīng)變法扭矩測量：當(dāng)轉(zhuǎn)軸受扭矩作用時轉(zhuǎn)軸表面會發(fā)生形變，通過應(yīng)變片對形變的測量可以得到轉(zhuǎn)軸表面剪應(yīng)力狀態(tài)，進而可獲得轉(zhuǎn)軸上的扭矩。該種方式中，應(yīng)變片隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，而測量記錄裝置是固定的，因而需要將應(yīng)變片獲得的測量值傳輸至測量記錄裝置上，而無論是接觸式還是無線式的傳輸方式，都容易引入干擾和誤差，導(dǎo)致最終記錄的應(yīng)力與實際應(yīng)力存在偏差，由此獲得的扭矩也存在偏差。

相位差法扭矩測量：當(dāng)轉(zhuǎn)軸承受扭矩時，轉(zhuǎn)軸的兩端會產(chǎn)生正比于扭矩的扭轉(zhuǎn)角，通過對扭轉(zhuǎn)角的測量能夠獲得轉(zhuǎn)軸上的扭矩信息。該測量設(shè)備主要采用一短軸，短軸安裝于被測的轉(zhuǎn)軸上，短軸的兩端均安裝齒輪，齒輪的外側(cè)安裝檢測線圈，短軸帶動齒輪旋轉(zhuǎn)時，兩齒輪齒頂和齒谷交替周期性地掃過線圈底部，使得線圈磁通量產(chǎn)生周期性變化，可以獲得波形。短軸受到扭矩作用時，兩線圈的波形的相位差會發(fā)生變化，通過相位差變化的分析即可獲取扭轉(zhuǎn)角。該測量方式依靠齒輪相位差獲取轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)角，而齒輪相位信號在低轉(zhuǎn)速時輸出信號的幅值變低，會帶來較大的測量誤差，故該種檢測方式不適合低速轉(zhuǎn)軸的扭矩測量。此外，為了獲得較好的波形，提高分辨率，短軸、齒輪等構(gòu)件的尺寸不能太小，故該類型的測量設(shè)備存在著體積較大、不易安裝、低速性能不理想的缺點。

壓磁式扭矩測量：轉(zhuǎn)軸受扭矩的扭轉(zhuǎn)作用時，轉(zhuǎn)軸的導(dǎo)磁率會發(fā)生變化，通過測量磁導(dǎo)率的變化來測量軸上扭矩的變化。該測量方式要求轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)過程不出現(xiàn)徑向跳動，否則鐵芯與轉(zhuǎn)軸間隙改變，會造成較大的測量誤差。

有鑒于此，如何提供一種測量精度高的扭矩測量儀，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為提供一種扭矩測量儀，該扭矩測量儀通過檢測外齒圈的切向壓力即可獲得扭矩，提高了測量精度和可靠性。

為達到本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明提供一種扭矩測量儀，包括行星齒輪機構(gòu)，行星齒輪機構(gòu)包括太陽輪、外齒圈，和行星架；所述太陽輪和所述行星架二者中，一者為扭矩輸入端，另一者為扭矩輸出端；還包括檢測所述外齒圈切向壓力的壓力檢測元件。

優(yōu)選地，還包括殼體和基座，所述殼體相對于所述基座固定；所述外齒圈嵌套于所述殼體內(nèi)，所述外齒圈的外周和所述殼體的內(nèi)壁二者中的一者設(shè)有凹槽，另一者連接插銷，所述插銷插入所述凹槽內(nèi)；所述壓力檢測元件設(shè)于所述插銷的側(cè)面與所述凹槽側(cè)壁之間，且所述壓力檢測元件沿所述殼體或所述外齒圈的周向設(shè)置。

優(yōu)選地，還包括基座，所述外齒圈的外周和所述基座二者中的一者設(shè)有凹槽，另一者連接插銷，所述插銷插入所述凹槽內(nèi)；所述壓力檢測元件設(shè)于所述插銷的側(cè)面與所述凹槽側(cè)壁之間，且所述壓力檢測元件沿所述殼體或所述外齒圈的周向設(shè)置。

優(yōu)選地，所述壓力檢測元件為壓力傳感器，所述插銷的兩側(cè)和所述凹槽側(cè)壁之間均設(shè)有所述壓力傳感器。

優(yōu)選地，所述凹槽設(shè)于所述殼體的內(nèi)壁，所述插銷設(shè)置于所述外齒圈的外周。

優(yōu)選地，所述插銷沿所述外齒圈的徑向延伸。

優(yōu)選地，所述插銷的數(shù)目為兩個或兩個以上，且沿所述外齒圈的外周均布；所述殼體的內(nèi)壁設(shè)有與各所述插銷對應(yīng)的所述凹槽。

優(yōu)選地，所述插銷的數(shù)目為八個。

本發(fā)明提供的扭矩測量儀，包括行星齒輪機構(gòu)，行星齒輪機構(gòu)包括太陽輪、外齒圈，和行星架；所述太陽輪和所述行星架二者中，一者為扭矩輸入端，另一者為扭矩輸出端；還包括檢測所述外齒圈切向壓力的壓力檢測元件。該發(fā)明將轉(zhuǎn)軸的輸入或輸出扭矩通過扭矩測量儀進行測量時，可以將旋轉(zhuǎn)扭矩的測量轉(zhuǎn)化為壓力的測量，相較于應(yīng)變測量、相位角測量、壓磁式測量等方法，該扭矩測量儀的測量方式具有操作簡單、成本低廉、重復(fù)性好、可靠性高等優(yōu)點，且壓力測量方式的技術(shù)更為成熟，能夠保證較高的測量精度。此外，該扭矩測量儀對扭矩的測量與轉(zhuǎn)速無關(guān)，故可實現(xiàn)從靜扭矩測量到高速動扭矩測量，且測量量程和測量精度不受轉(zhuǎn)速影響。另，還可以通過增加壓力檢測元件數(shù)目的方式提高扭矩測量儀的測量量程，在不影響測量精度的前提下，實現(xiàn)高扭矩的測量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供扭矩測量儀一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中A部位的局部放大示意圖；

圖3為圖1中外齒圈受到順時針扭矩時壓力傳感器的受力分析原理圖。

圖1-3中：