[發明專利]一種回轉體動態扭矩測試傳感器

在審

• 申請號: 201510080665.2
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN104677537A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 李革;王嬋;應孔月;葉永松;李世明;王益新;謝建東
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明涉及扭矩測試傳感器，尤其是涉及一種回轉體動態扭矩測試傳感器。

背景技術

機器中常見的回轉體有齒輪、帶輪、鏈輪和車輪等，在設計機器時，需要知道機器回轉體傳遞的扭矩。傳統的方法是把安裝回轉體的轉軸截斷，再由一個扭矩傳感器把兩個截斷的轉軸連接在一起，通過該扭矩傳感器測量回轉體傳遞到轉軸扭矩，或測量轉軸傳遞到回轉體的扭矩，這種方法測量可靠，但是，在工作現場，往往沒有安裝該扭矩傳感器的位置，也不允許把轉軸截斷；扭矩無線測試裝置可以在不截斷轉軸的情況下測量外表沒有保護裝置的轉軸扭矩，但是，機器的轉軸常常被一些結構件蓋住，或沒有空間安裝無線測試裝置；有人通過在帶輪上粘貼應變片，測量帶輪傳遞的扭矩，但是，這種方法標定困難，在小的帶輪上粘貼應變片非常困難，或不可能；有人設計出了專門測試車輪的扭矩傳感器，這種傳感器還可以同時測量出車輪在不同方向受到的作用力，但是，該傳感器結構非常復雜，價格非常高，一般單位根本用不起。所以，工業中需要一種結構簡單，安裝方便的回轉體扭矩傳感器。

發明內容

本發明的目的在于針對現有扭矩測試傳感器結構復雜、不能適應一些場合實時測試動態扭矩的不足，提供一種回轉體動態扭矩測試傳感器。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種回轉體動態扭矩測試傳感器，它包括轉軸、軸端螺釘、墊片、鍵、無線扭矩節點、電阻應變片、測力軸套、回轉體、回轉體軸向定位阻擋銷；其中，所述回轉體和測力軸套均與轉軸間隙配合，測力軸套與轉軸通過鍵連接，測力軸套與回轉體通過法蘭螺釘固定連接；軸端螺釘壓在墊片上，并與轉軸固定連接，以防止測力軸套從轉軸上向右滑脫；回轉體軸向定位阻擋銷安裝在轉軸上，限制回轉體的軸向位移；兩個電阻應變片間隔180°對稱粘貼在測力軸套的外圓柱面的兩側，接成全橋電路，用于測試測力軸套的負載扭矩，電阻應變片的軸向位置在測力軸套的法蘭和鍵之間；無線扭矩節點粘貼或捆綁在測力軸套的外圓柱面上，用于采集發射電阻應變信號；兩個電阻應變片通過導線與無線扭矩節點連接；由下式即可計算出轉軸和回轉體之間的扭矩；其中，T為扭矩，D為測力軸套7外圓柱面的直徑，d為測力軸套7的內孔直徑，E為測力軸套7材料的彈性模量，μ為測力軸套7材料的泊松比，γ為切應變。

本發明與現有技術相比，具有的有益效果是：

1、在測量回轉體傳遞的扭矩時，不需要把回轉體轉軸截斷，并通過扭矩傳感器把兩根截斷軸連接起來測量回轉體的扭矩。測量轉矩時，對回轉體軸無損傷。

2、由于采用粘貼應變片來測量扭矩，測量原理簡單，夾具設計方便，從而使得該扭矩傳感器制作方便，制作成本低，且測量精度高。

3、由于應變片和無線扭矩節點體積小，所以所需的安裝空間小。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖中：轉軸1、軸端螺釘2、墊片3、鍵4、無線扭矩節點5、電阻應變片6、測力軸套7、法蘭螺釘8、回轉體9、回轉體軸向定位阻擋銷10、無線網關11。

具體實施方式

如圖1所示，本發明包括轉軸1，軸端螺釘2，墊片3，鍵4，無線扭矩節點5，電阻應變片6，測力軸套7，法蘭螺釘8，回轉體9，回轉體軸向定位阻擋銷10，無線網關11。

回轉體9和測力軸套7與轉軸1間隙配合，測力軸套7通過鍵4與轉軸1連接，法蘭螺釘8把測力軸套7與回轉體9固定連接；軸端螺釘2壓在墊片3上，與轉軸1固定連接，以防止測力軸套7從轉軸1上向右滑脫，回轉體軸向定位阻擋銷10限制回轉體9的軸向位移。電阻應變片6二等分粘貼在測力軸套7的外圓柱面上，其軸向位置在測力軸套7的法蘭和鍵4之間；將二個電阻應變片6接成全橋電路，用于測試測力軸套7的負載扭矩，無線扭矩節點5粘貼或捆綁在測力軸套7的外圓柱面上，用于采集發射電阻應變信號，電阻應變片6通過導線和無線扭矩節點5連接；無線網關11和計算機連接，用于實時接收無線扭矩節點5發射出來的電阻應變信號。

由于回轉體9和測力軸套7與轉軸1是間隙配合，轉軸1上的動力只有經過鍵4、測力軸套7和法蘭螺釘8才能傳遞到回轉體9上。測力軸套7在傳遞轉軸1上扭矩的過程中，在其外圓柱面上產生扭轉變形，粘貼在測力軸套7的外圓柱面上的電阻應變片6也產生變形，引起應變片電阻的變化，從而改變整個全橋電路電壓的變化，通過無線扭矩節點5轉化成無線應變信號，計算機通過無線網關11實時接收無線扭矩節點5發射出來的應變信號，并由公式計算出轉軸1和回轉體9之間的扭矩；其中，T為扭矩，D為測力軸套7外圓柱面的直徑，d為測力軸套7的內孔直徑，E為測力軸套7材料的彈性模量，μ為測力軸套7材料的泊松比，γ為切應變。