[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)矩測(cè)量裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011638013.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112747850A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶建華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海新碩精密機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): G01L3/12
• 分類號(hào): G01L3/12
• 代理公司: 上海欣創(chuàng)專利商標(biāo)事務(wù)所 31217
• 代理人: 包宇霆

本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)矩測(cè)量裝置及方法，包括殼體、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)和傳力部件。蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)的渦輪和蝸桿相互嚙合，且安裝在殼體內(nèi)；蝸桿的左側(cè)設(shè)置左圓柱滾子軸承和左油封悶蓋，右側(cè)設(shè)置右圓柱滾子軸承和右軸承蓋；傳力部件中的傳力鋼珠一端通過過盈配合固定在蝸桿內(nèi)，另一端與傳力軸的端面接觸；傳力軸和傳力螺絲通過推力球軸承連接，傳力螺絲與力傳感器相連。所述轉(zhuǎn)矩測(cè)量裝置可通過機(jī)械補(bǔ)償或者軟件補(bǔ)償?shù)姆绞絹韽浹a(bǔ)測(cè)量過程中蝸輪與蝸桿傳動(dòng)的摩擦力所造成的測(cè)量值偏小的問題。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于拆卸，測(cè)量頻率，精度高，體積小巧的特點(diǎn)，能夠運(yùn)用到小體積實(shí)驗(yàn)用設(shè)備之中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)矩的測(cè)量裝置，尤其是涉及利用拉壓力傳感器，來檢測(cè)轉(zhuǎn)矩的裝置及方法。

背景技術(shù)

機(jī)械元件在轉(zhuǎn)矩作用下，會(huì)產(chǎn)生一定程度的扭轉(zhuǎn)變形，故轉(zhuǎn)矩又稱為扭矩。所述轉(zhuǎn)矩，是各種工作機(jī)械傳動(dòng)軸的基本載荷。因此，其（負(fù)載的大小）與動(dòng)力機(jī)械的工作能力、能源消耗、效率、運(yùn)轉(zhuǎn)壽命及安全性能等因素有關(guān)。所述轉(zhuǎn)矩的測(cè)量，對(duì)傳動(dòng)軸的載荷確定與控制、傳動(dòng)系統(tǒng)工作零件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，以及原動(dòng)機(jī)容量的選擇等，都具有重要的意義。但是，現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)矩測(cè)量，大多是針對(duì)旋轉(zhuǎn)體上轉(zhuǎn)矩，以及其所造成的彈性體的應(yīng)變、相位差、磁通量或電容變化等來測(cè)量的。

現(xiàn)有技術(shù)中，轉(zhuǎn)矩的測(cè)量裝置是利用蝸桿傳動(dòng)來測(cè)量的。姚漢樑教授在《聚合物性能常用測(cè)試技術(shù)及自動(dòng)化》一書中的，關(guān)于“轉(zhuǎn)矩流變?cè)囼?yàn)技術(shù)”的章節(jié)中，提出了利用一種拉壓力來進(jìn)行轉(zhuǎn)矩檢測(cè)的方法。所述拉壓力轉(zhuǎn)矩檢測(cè)法，是采用電動(dòng)機(jī)和減速器相結(jié)合的方法；其中，所述減速器采用齒輪系減速箱，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸和減速器輸出軸不在同一直線上，形成偏心軸。假設(shè)：減速器輸出軸的偏心距為L(zhǎng)1，壓力傳感器受力點(diǎn)至偏心軸的平行線為L(zhǎng)2，偏離電機(jī)軸線右側(cè)。關(guān)鍵在于：靜態(tài)平衡時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)和減速器的兩輸出軸偏移；因此，作用在壓力傳感器上的轉(zhuǎn)矩，可通過試驗(yàn)直接得到。

如此，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)矩為：M=L（F-F1）

式中： M-動(dòng)力輸出力矩，單位是N·m；

L- 動(dòng)力輸出軸軸線至壓力傳感器受力點(diǎn)的距離，單位是m；

F- 壓力傳感器的輸出，單位是N；

F1-靜態(tài)平衡時(shí)，壓力傳感器的輸出，單位是N。參見圖1所示。

現(xiàn)有技術(shù)中，還有非接觸式的光電扭矩傳感器。其工作原理是：測(cè)量轉(zhuǎn)軸在受到轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)軸的兩端面會(huì)繞軸中心線，扭轉(zhuǎn)一定角度，通過采集光電扭矩傳感器傳回的電脈沖信號(hào)，并經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理，得出轉(zhuǎn)矩。

所述非接觸式光電轉(zhuǎn)矩傳感器的缺點(diǎn)是測(cè)量頻率低；因此，具有測(cè)量精度低的缺陷。且上述兩種轉(zhuǎn)矩測(cè)量裝置的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆裝不便；而且又需要機(jī)構(gòu)的平衡。因此，所述轉(zhuǎn)矩測(cè)量裝置不適用于高分子材料的實(shí)驗(yàn)設(shè)備小型化。主要體現(xiàn)在，所述轉(zhuǎn)矩測(cè)量裝置，拆裝不便，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且精度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精度低的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便安裝、體積小巧、測(cè)試頻率高和精度高的轉(zhuǎn)矩測(cè)量裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明目的之一是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種轉(zhuǎn)矩測(cè)量裝置，包括殼體（1）、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)（2）和傳力部件（3），其特征在于：

所述渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)（2）由渦輪（21）、蝸桿（22）、左圓柱滾子軸承（23）、左油封悶蓋（24）、右圓柱滾子軸承（25）和右軸承蓋（26）構(gòu)成；所述蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)（2）的渦輪（21）和蝸桿（22）相互嚙合，且安裝在殼體（1）內(nèi)；在所述蝸桿（21）的左側(cè)，依次設(shè)置左油封悶蓋（24）和左圓柱滾子軸承（23）；在右側(cè)設(shè)置右圓柱滾子軸承（25）和右軸承蓋（26）。

所述左油封悶蓋（24）的中心上，設(shè)有通孔（240）；在蝸桿（22）的左端面的中心，所述通孔（240）的對(duì)應(yīng)位置，設(shè)有凹槽（220）。