專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種扭矩檢測(cè)裝置，特別涉及一種能直接感知和測(cè)量扭矩信 息，并輸出控制信號(hào)的機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器。
背景技術(shù)：
動(dòng)力機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，需要通過(guò)扭矩特別是負(fù)荷扭矩的變化信息來(lái)控制輸入 扭矩的大小，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，減少"大馬拉小車(chē)"的現(xiàn)象，以提高設(shè)備利用 率和能源轉(zhuǎn)換效率。如電動(dòng)機(jī)車(chē)、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、氣輪機(jī)等，以及在自動(dòng)化控制 中需要采用扭矩信息來(lái)實(shí)現(xiàn)精確控制的機(jī)床等。
在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，檢測(cè)扭矩信息的方法有很多，如電磁式、光電式、電 容式、電阻應(yīng)變式、電子數(shù)字式、磁彈性式等傳感器。但大多數(shù)傳感器都應(yīng)用 于對(duì)扭矩信息的臨時(shí)測(cè)量，都存在使用環(huán)境和使用壽命有限的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不能隨時(shí)長(zhǎng)期檢測(cè)負(fù)荷扭矩的變化、 使用壽命有限的問(wèn)題，提供一種能適用各種工作環(huán)境、使用壽命耐久，能與各 種動(dòng)力機(jī)械隨機(jī)配置，能長(zhǎng)期使用，能直接實(shí)時(shí)感知扭矩信息變化并輸出控制 信號(hào)的機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器，包括扭矩器及與其連接的扭矩信息傳送 器，所述扭矩器包括能夠與動(dòng)力軸同軸固定安裝以傳遞動(dòng)力扭矩的花鍵頭短 軸，與花鍵頭短軸同軸固定安裝的扭矩傳動(dòng)盤(pán)；扭矩傳動(dòng)盤(pán)的邊緣采用榫鉚鎖 止結(jié)構(gòu)套裝有拆開(kāi)式扭矩傳動(dòng)筒套，扭矩傳動(dòng)筒套的徑向180°兩對(duì)應(yīng)面上分 別制有45°斜弧邊的斜槽孔；扭矩傳動(dòng)盤(pán)的中心插孔內(nèi)安裝有花鍵主軸，花鍵
主軸的前端軸肩上，安裝有能從動(dòng)和隨動(dòng)的彈簧支承座，花鍵主軸中部的外花
鍵上安裝有能軸向移動(dòng)的環(huán)槽形花鍵套；環(huán)槽形花鍵套內(nèi)安裝有精密壓縮彈 簧，其一端嵌放在彈簧支承座的環(huán)形卡槽內(nèi)，另一端嵌放在位于花鍵主軸中后 部而套裝在環(huán)槽形花鍵套上的定位環(huán)內(nèi)；環(huán)槽形花鍵套的外壁圓周相對(duì)面上分 別制有柱銷(xiāo)短軸各一個(gè)，柱銷(xiāo)短軸分別安插在扭矩傳動(dòng)筒套的斜槽孔內(nèi)；柱銷(xiāo) 短軸內(nèi)有柱銷(xiāo)，柱銷(xiāo)插入拆開(kāi)式導(dǎo)向筒內(nèi)壁的環(huán)槽內(nèi)，拆開(kāi)式導(dǎo)向筒的外壁與 扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊聯(lián)接，扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊與扭矩信息傳送器聯(lián)接。
花鍵頭短軸可以通過(guò)聯(lián)軸器與動(dòng)力軸固定安裝，花鍵主軸上設(shè)置有輸出花 鍵頭短軸，以輸出扭矩驅(qū)動(dòng)負(fù)荷。
所述扭矩信息傳送器包括與扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊聯(lián)接的初級(jí)電極和絕 緣骨架，初級(jí)電極的外圍罩上次級(jí)電極骨架，次級(jí)電極骨架上設(shè)有進(jìn)退兩組可 調(diào)整拆裝的次級(jí)裝置由次級(jí)接電極外盒、內(nèi)盒、次級(jí)接電片、次級(jí)接電隔片 組成，次極接電片和次級(jí)電隔片間隔疊合安放在上述各盒內(nèi)，用壓縮彈簧、定 位壓緊蓋板壓緊聯(lián)接。
所述扭矩信息傳送器包括一端與扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊聯(lián)接的銜鐵導(dǎo)桿、 驅(qū)動(dòng)架，銜鐵導(dǎo)桿、驅(qū)動(dòng)架的另一端聯(lián)接安裝于初級(jí)線(xiàn)圈、次級(jí)線(xiàn)圈的骨架內(nèi) 的銜鐵，設(shè)置有磁屏蔽筒將初、次級(jí)線(xiàn)圈整體封閉，安裝于骨架的殼體內(nèi)，兩 組振蕩器初級(jí)、振蕩器次級(jí)、電路板分別安裝于殼體內(nèi)，分別配套兩組兩級(jí)式 螺管型直流差動(dòng)變壓器。
所述初級(jí)線(xiàn)圈連接的有差動(dòng)振蕩電路，次級(jí)線(xiàn)圈連接的有多諧振蕩電路； 差動(dòng)振蕩電路包括第一二極管、第二二極管、第四電容、第五電容，初級(jí)線(xiàn)圈 的兩端并聯(lián)有電阻，電阻的一端與第八電阻的一端、第四電容的一端、第一二 極管的負(fù)端連接，電阻的另一端與第九電阻的一端、第五電容的一端、第二二 極管的一端連接，第八電阻的另一端、第四電容的另一端、第九電阻的另一端、 第五電容的另一端并聯(lián)后與電阻的一端連接，第二二極管的正端連接變壓器的 初級(jí)線(xiàn)圈一端，第一二極管的正端連接變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈另一端，電阻的另一 端連接變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈的中間抽頭；多諧振蕩電路包括第一電阻、第二電阻、 第三電阻、第四電阻，第一電阻、第二電阻串聯(lián)后并聯(lián)于次級(jí)線(xiàn)圈的兩端，第 一電阻、第二電阻的連接端與第一三極管的基極、第二電容的一端連接，第一 三極管的發(fā)射極通過(guò)第六電阻與第五電阻、第七電阻的連接端連接，第一三極 管的集電極與線(xiàn)圈的一端、第一電容的一端、第三電容的一端連接，第三電阻、 第四電阻串聯(lián)后并聯(lián)于次級(jí)線(xiàn)圈的兩端，第三電阻、第四電阻的連接端與第二 三極管的基極、第一電容的另一端連接，第二三極管的連接第七電阻的另一端， 第二三極管的集電極與第二電容的另一端、第三電容的另一端、線(xiàn)圈的另一端 連接，線(xiàn)圈的中間抽頭與第一電阻、第三電阻的連接端連接，第五電阻的另一 端與第二電阻、第四電阻的連接端連接，與線(xiàn)圈通過(guò)鐵心耦合的線(xiàn)圈與變壓器 的次級(jí)線(xiàn)圈連接。
還包括設(shè)置于下部支承整體的下端支承座，以及設(shè)置在花鍵頭短軸外側(cè)的
圓錐滾子軸承、設(shè)置在花鍵主軸首末兩端外側(cè)的推力球軸承和深溝球軸承。
采用循環(huán)或注入機(jī)油潤(rùn)滑，由循環(huán)注油？L、放油孔、環(huán)槽形花鍵套輸油孔、
導(dǎo)向筒螺旋油道來(lái)實(shí)現(xiàn)。
所述精密壓縮彈簧和扭矩傳動(dòng)筒套的斜槽孔的長(zhǎng)度，由所控制匹配的需要
設(shè)置控制級(jí)數(shù)，按5、 6、 7、 8毫米段的倍數(shù)來(lái)設(shè)定。
所述初級(jí)線(xiàn)圈回路上接裝有溫度補(bǔ)償電路，次級(jí)線(xiàn)圈輸出回路上接裝有低 通濾波電路。
所述次極接電片和次級(jí)電隔片的厚度為1毫米。
本發(fā)明通過(guò)聯(lián)軸器等部件將花鍵頭短軸與發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)或其它旋轉(zhuǎn)動(dòng)力 源的輸出軸聯(lián)接，將輸出花鍵頭短軸與變速器等負(fù)荷的傳動(dòng)軸聯(lián)接，由扭矩傳 動(dòng)筒套上的斜槽孔將扭矩施加的力傳遞給由柱銷(xiāo)短軸、環(huán)槽形花鍵套、精密壓 縮彈簧、彈簧支承座、花鍵主軸構(gòu)成的從動(dòng)和隨動(dòng)結(jié)構(gòu)，然后施加在花鍵主軸 上；而負(fù)荷端的阻力力矩經(jīng)輸出花鍵頭短軸，反饋傳遞于柱銷(xiāo)短軸，柱銷(xiāo)短軸 和環(huán)槽形花鍵套受45°斜槽孔的運(yùn)動(dòng)約束，使之在斜槽孔內(nèi)和花鍵槽上產(chǎn)生軸 向滑動(dòng)移位，從而使精密壓縮彈簧被壓縮變形，精密壓縮彈簧被壓縮變形的行 程變化，可以使扭矩器驅(qū)動(dòng)塊隨之響應(yīng)，從而將扭矩信息傳送給扭矩信息傳送 器，再由扭矩信息傳送器將扭矩器上檢測(cè)出的由扭矩變化而轉(zhuǎn)化的機(jī)械行程變 化信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以作為控制信號(hào)輸入到電子控制部件(本發(fā)明中沒(méi)有顯 示和表述)去控制動(dòng)力扭矩的輸出大??；而動(dòng)力扭矩傳遞給花鍵主軸后，經(jīng)與 花鍵主軸固定安裝的輸出花鍵頭短軸，輸送到變速器等負(fù)荷，柱銷(xiāo)短軸使導(dǎo)向 柱銷(xiāo)在導(dǎo)向筒內(nèi)環(huán)槽中作徑向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，從動(dòng)和隨動(dòng)結(jié)構(gòu)也同向旋轉(zhuǎn)。
可見(jiàn)，采用上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，在不影響動(dòng)力扭矩傳輸?shù)耐瑫r(shí)，可以拾取 動(dòng)力扭矩和負(fù)荷扭矩信息，并通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)比較兩者的大小，將其大小轉(zhuǎn)化為 機(jī)械結(jié)構(gòu)上的彈簧壓縮行程，再通過(guò)彈簧壓縮行程的變化，將動(dòng)力扭矩和負(fù)荷 扭矩的大小轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，作為控制信號(hào)輸入到電子控制部件去調(diào)整和控 制動(dòng)力扭矩的輸出大小，從而實(shí)現(xiàn)扭矩的直接檢測(cè)和控制，并且在檢測(cè)的同時(shí)， 不影響動(dòng)力扭矩的傳輸和工作，可以實(shí)時(shí)控制，長(zhǎng)期配置在動(dòng)力與負(fù)荷之間隨 著機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，具有使用壽命長(zhǎng)、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可適用于各 種旋轉(zhuǎn)輸出扭矩的動(dòng)力機(jī)械中作為扭矩檢測(cè)和輸出控制信號(hào)。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中A-A向的剖視示意圖3是本發(fā)明中扭矩傳動(dòng)筒套上的斜槽孔的示意圖4是扭矩信息傳送器的結(jié)構(gòu)示意圖5是棚頂形扭矩信息傳送器的結(jié)構(gòu)示意圖6是半圓形扭矩信息傳送器的結(jié)構(gòu)示意圖7是扭矩信息傳送器的接線(xiàn)圖8是直流差動(dòng)變壓器式扭矩信息傳送器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9是直流差動(dòng)變壓器式扭矩信息傳送器的電路圖； 圖IO是本發(fā)明中扭矩器的原理圖中標(biāo)號(hào)，1-O花鍵頭短軸、1- 輸入端軸套、1- 圓錐滾子軸承、l-① 軸承檔圈、l-G)橡膠油封、1- 花鍵主軸、1- 輸出花鍵頭短軸、1- 深 溝球軸承、1- 螺紋鎖止圈、1- 擋圈、l-O橡膠油封、1- 環(huán)槽形花鍵 套、l-G)精密壓縮彈簧、l-G彈簧定位環(huán)、1- 彈簧調(diào)整螺釘、1- 彈簧 支承座、1- 推力球軸承、1- 扭矩器傳動(dòng)盤(pán)、1- 拆開(kāi)式扭矩傳動(dòng)套、1- > 螺紋鎖止圈、1- 擋圈、1- 傳動(dòng)套端頭定位環(huán)、1- 傳動(dòng)套聯(lián)接柱銷(xiāo)孔、 1- 環(huán)槽形花鍵套柱銷(xiāo)短軸、1- 柱銷(xiāo)短軸滑環(huán)、1- 導(dǎo)向筒柱銷(xiāo)、1- 柱 銷(xiāo)滑環(huán)、1- 拆開(kāi)式導(dǎo)向筒、1- 導(dǎo)向筒聯(lián)接柱銷(xiāo)孔、1- 扭矩器殼體、1- 機(jī)油注入孔、1- 機(jī)油底殼、1- 放油孔、1- 環(huán)槽形花鍵套輸油孔、1- 導(dǎo)向筒螺旋油道、1-< 扭矩傳動(dòng)套柱銷(xiāo)架、1- 導(dǎo)向筒柱銷(xiāo)架、1- 扭矩信 息傳送器驅(qū)動(dòng)塊、1- 扭矩器上下殼體聯(lián)接墊片、1- 扭矩信息傳送器室蓋 板、1- 扭矩器上下殼體聯(lián)接螺栓孔、1- 扭矩輸出端花鍵頭補(bǔ)圈、1- 輸 出端軸套、1- 扭矩器的下端支承座、1- 支承座聯(lián)接螺栓孔、1- 扭矩輸 入端軸銷(xiāo)鍵、1- 扭矩輸入端聯(lián)軸器、1- 聯(lián)軸器螺栓一、1- 扭矩輸出軸 銷(xiāo)鍵、1- 扭矩輸出端聯(lián)軸器、l-S)聯(lián)軸器螺栓二、 1- 扭矩信息傳送器、
2- 0初級(jí)接電極、2- 初級(jí)絕緣體骨架、2- 次級(jí)絕緣體骨架、2-Q)次級(jí) 接電極外盒、2- 次級(jí)內(nèi)盒、2- 次級(jí)接電片、2-⑦壓縮彈簧、2- 次級(jí) 接電隔片、2- 定位壓緊蓋板、2- 初級(jí)接線(xiàn)螺釘、2-G)扭矩信息傳送量程 引出線(xiàn)、3- 初級(jí)線(xiàn)圈、3- 次級(jí)線(xiàn)圈、3- 銜鐵、3-Q)振蕩器初級(jí)、3-⑤ 振蕩器次級(jí)、3- 電路板、3- 接線(xiàn)插座、3- 銜鐵導(dǎo)桿、3- 驅(qū)動(dòng)架、
3- (3滾動(dòng)軸承、3-G)扭矩器驅(qū)動(dòng)塊、3- 磁屏蔽筒、3-G)骨架殼體、3-0絕
緣墊片。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例h如圖1和圖2所示，機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器包括扭矩
器和設(shè)置在扭矩器上部并與之連接的扭矩信息傳送器1- 。
扭矩器包括能夠與動(dòng)力軸同軸固定安裝以傳遞動(dòng)力扭矩的花鍵頭短軸l一
①，花鍵頭短軸1 —①的外側(cè)端連接有聯(lián)軸器1- ，內(nèi)側(cè)端同軸固定安裝 有扭矩傳動(dòng)盤(pán)(1一 );扭矩傳動(dòng)盤(pán)(1- )的邊緣采用榫鉚鎖止結(jié)構(gòu)套裝 有拆開(kāi)式扭矩傳動(dòng)筒套(卜 )，扭矩傳動(dòng)筒套(1- )的徑向180°兩對(duì)應(yīng) 面上分別制有45。斜弧邊的斜槽孔(如圖3所示)；扭矩傳動(dòng)盤(pán)(1一 )的 中心插孔內(nèi)安裝有花鍵主軸(1一 )，花鍵主軸(1一 )的前端軸肩上， 安裝有能從動(dòng)和隨動(dòng)的彈簧支承座(1一 )，花鍵主軸(1一 )中部的外 花鍵上安裝有能軸向移動(dòng)的環(huán)槽形花鍵套(1一@);環(huán)槽形花鍵套(1一 ) 內(nèi)安裝有精密壓縮彈簧(1一 )，其一端嵌放在彈簧支承座(1_ )的環(huán) 形卡槽內(nèi)，另一端嵌放在位于花鍵主軸(1 — )中后部而套裝在環(huán)槽形花鍵 套(1一 )上的定位環(huán)(1一 )內(nèi)，由螺釘1- 調(diào)整預(yù)緊力。彈簧支承
座(1一@)的環(huán)形卡槽和環(huán)槽形花鍵套(1一 )上的定位環(huán)(1一 )，
作為彈簧鋼絲直徑變化的配套更換件。
所述精密壓縮彈簧(1一 )和扭矩傳動(dòng)筒套(1- )的斜槽孔的長(zhǎng)度，
由所控制匹配的需要設(shè)置控制級(jí)數(shù)，可以按5、 6、 7、 8毫米段的倍數(shù)來(lái)設(shè)定。 環(huán)槽形花鍵套(1 _ )的外壁圓周相對(duì)面上分別制有柱銷(xiāo)短軸(1 一 @ )
各一個(gè)，柱銷(xiāo)短軸(1_@)分別安插在扭矩傳動(dòng)筒套(1- )的斜槽孔內(nèi)；
柱銷(xiāo)短軸(1一@)內(nèi)有柱銷(xiāo)(1一@)，柱銷(xiāo)(1一@)插入拆開(kāi)式導(dǎo)向筒
(1一 )內(nèi)壁的環(huán)槽(1_@)內(nèi)，拆開(kāi)式導(dǎo)向筒(1_@)的外壁與扭矩
信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊(1_ )聯(lián)接，扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊(1一 )與扭矩
信息傳送器(1_ )聯(lián)接。
柱銷(xiāo)短軸l-Q、環(huán)槽形花鍵套1- 、精密壓縮彈簧1- 、彈簧支承
座1- 、花鍵主軸1- 組成從動(dòng)和隨動(dòng)結(jié)構(gòu)。
扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊1- 、拆開(kāi)式導(dǎo)向筒1- 、柱銷(xiāo)1- 組成隨動(dòng) 結(jié)構(gòu)。
精密壓縮彈簧1- 是核心彈性敏感元件，要求使用高微塑變形即具有高
彈性極限的材料，進(jìn)行精密制作。對(duì)該彈簧的工作載荷，則以對(duì)所匹配動(dòng)力源 機(jī)的樣機(jī)，作臺(tái)架試驗(yàn)或精確計(jì)算，檢測(cè)或計(jì)算出外特性上的最大和最小扭矩 值，作為彈簧的工作載荷參數(shù)。
扭矩器整體結(jié)構(gòu)由設(shè)置于下部支承整體的下端支承座1 _ @與機(jī)座聯(lián)接 安裝，傳動(dòng)件的軸向和徑向定位、支承由設(shè)置在花鍵頭短軸1 —①外側(cè)的圓錐 滾子軸承1 一③、設(shè)置在花鍵主軸1 一 首末兩端外側(cè)的推力球軸承1 _ 和深溝球軸承1 一 來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用循環(huán)或注入機(jī)油潤(rùn)滑，由循環(huán)注油孔1 一 、 放油孔1一 、環(huán)槽形花鍵套輸油孔1一@、導(dǎo)向筒螺旋油道1一@來(lái)實(shí)現(xiàn)。
扭矩器的幾何尺寸，按動(dòng)力源機(jī)的功率或總功率，以5馬力(千瓦)或
50馬力(千瓦)為基本等級(jí)，遞增劃分若干個(gè)系列和等級(jí)，有利于結(jié)構(gòu)力學(xué)的 需要，設(shè)計(jì)配件。但整體外徑應(yīng)與所匹配離合器或變速器等的外殼尺寸基本相 應(yīng)，有利于在同一平面上聯(lián)接安裝。
本實(shí)施例中，扭矩信息傳送器1一 如圖4、圖5所示，為棚頂型，包括 與扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊l一 聯(lián)接的初級(jí)電極2—①和絕緣骨架2—②， 初級(jí)電極2—①的外圍罩上次級(jí)電極骨架2_③，次級(jí)電極骨架2—③上設(shè) 有進(jìn)退兩組可調(diào)整拆裝的次級(jí)裝置由次級(jí)接電極外盒2— 、內(nèi)盒2— 、 次級(jí)接電片2— 、次級(jí)接電隔片2—⑧組成，次極接電片2— 和次級(jí)電 隔片2—⑧間隔疊合安放在上述各盒內(nèi)，用壓縮彈簧2—⑦、定位壓緊蓋板2
— 壓緊聯(lián)接。初級(jí)接線(xiàn)螺釘2-0>連接初級(jí)，扭矩信息傳送量程弓I出線(xiàn)2-O
連接量程測(cè)量。次極接電片2— 和次級(jí)電隔片2—@的厚度為l毫米，制
作要精準(zhǔn)，安裝時(shí)另用厚度為0.2、 0.4、 0.6、 0.8毫米的墊片，作為每組增 加0.2毫米的起始片(如圖7所示)，形成每組錯(cuò)位0.2毫米。
扭矩信息傳送器1一 對(duì)所匹配的動(dòng)力源機(jī)的樣機(jī)，應(yīng)作臺(tái)架試驗(yàn)或精
確計(jì)算。檢測(cè)出動(dòng)力源機(jī)外特性上的最大功率扭矩值，及各設(shè)定級(jí)段上的最大 功率扭矩值，再檢測(cè)出每遞進(jìn)斷火(斷電)的各級(jí)轉(zhuǎn)速段上的功率扭矩值，應(yīng) 保留有足夠動(dòng)力的基本輸出段。將檢測(cè)出的最小扭矩值，扣減遞進(jìn)斷火(斷電)
扭矩下降的平均值后，其剩余值作為精密壓縮彈簧1- 的預(yù)緊力。將檢測(cè)出
的梯度功率扭矩值，作為扭矩信息傳送器的梯段檢測(cè)控制參數(shù)。 本發(fā)明的工作原理如圖IO所示。
將發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等輸出的動(dòng)力扭矩，設(shè)定為對(duì)垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的A點(diǎn)施加 動(dòng)力F"而負(fù)荷的阻力力矩設(shè)定為垂直于B點(diǎn)施加阻力F2。 A、 B兩點(diǎn)為固定受 力點(diǎn)，兩力的大小相等，方向相反。連接F,、F2兩個(gè)分力軸相交A、 B于0點(diǎn)， 且對(duì)應(yīng)夾角為45。，則O點(diǎn)是兩力的平衡點(diǎn)(如圖10所示)。當(dāng)Fjn大為FZ， F2不變，且45。角構(gòu)成的斜邊軸相交于x軸線(xiàn)上的0'，則O與O'間產(chǎn)生位移L，
即L為F/與F2兩力的差值。當(dāng)F2加大為F2'， F,不變，則同理。
根據(jù)以上力的傳遞現(xiàn)象，利用傳動(dòng)軸上受徑向驅(qū)動(dòng)的壓力與克服阻力的反 力，且兩力間45。角的斜邊軸上產(chǎn)生的分壓力和分反力現(xiàn)象，在傳動(dòng)軸平分半 徑的兩個(gè)圓弧面上，按以上圖示規(guī)律制作兩個(gè)45。斜邊的斜槽孔(如圖3所示)。 采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，將斜軸上的分壓力和分反力導(dǎo)向?yàn)閤軸向壓力和反力。用圓柱
螺旋結(jié)構(gòu)的精密壓縮彈簧1- 作敏感元件，直接檢測(cè)出兩力的大小變化對(duì)精
密壓縮彈簧1- 產(chǎn)生的壓縮量程L，該量程L就是兩力大小變化的反饋信息。 下面以電動(dòng)機(jī)車(chē)為例，說(shuō)明本發(fā)明的工作過(guò)程。
使用時(shí)，將設(shè)置小功率電動(dòng)機(jī)數(shù)臺(tái)，采用自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)與主傳動(dòng)軸并聯(lián)或 串聯(lián)，由主傳動(dòng)軸將總動(dòng)力扭矩，經(jīng)扭矩輸入端聯(lián)軸器1- 輸送給扭矩輸入
端的花鍵頭短軸l一①的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。由扭矩傳動(dòng)筒套1一 上的45。斜槽孔，
將扭矩力傳遞給柱銷(xiāo)短軸1一Q，及從動(dòng)和隨動(dòng)結(jié)構(gòu)至花鍵主軸1一 。再
由輸出花鍵頭短軸1一 ，將動(dòng)力扭矩輸送給變速器等作業(yè)機(jī)構(gòu)。柱銷(xiāo)短軸l
— 使導(dǎo)向柱銷(xiāo)1一 在導(dǎo)向筒內(nèi)環(huán)槽中作徑向旋轉(zhuǎn)。從動(dòng)、隨動(dòng)和傳動(dòng)結(jié)
構(gòu)也同時(shí)同向旋轉(zhuǎn)。
由電動(dòng)機(jī)等輸出動(dòng)力扭矩的驅(qū)動(dòng)壓力，經(jīng)變速器等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳遞給車(chē)輪 滾動(dòng)行駛。車(chē)輪行駛所克服阻力扭矩的大小而產(chǎn)生的反力，經(jīng)以上系列的傳動(dòng)
機(jī)構(gòu)，反饋傳遞于柱銷(xiāo)短軸1一Q。柱銷(xiāo)短軸1_ 和環(huán)槽形花鍵套1一 ， 受45。斜槽孔的運(yùn)動(dòng)約束，使之在斜槽孔內(nèi)和花鍵槽上產(chǎn)生軸向滑動(dòng)移位，而
使精密壓縮彈簧1一 壓縮變形。同時(shí)，柱銷(xiāo)1一 帶動(dòng)拆開(kāi)式導(dǎo)向筒1一@
及與拆開(kāi)式導(dǎo)向筒1一 的外壁聯(lián)接的扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊1一 作軸向 滑動(dòng)。
扭矩信息傳送器1一 中，與扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊1一 的初級(jí)接電 極2—①作隨之往返移動(dòng)。根據(jù)遞進(jìn)斷火(斷電)試驗(yàn)檢測(cè)出的扭矩?cái)?shù)據(jù)，次
級(jí)接電片2— 按試驗(yàn)斷火(斷電)順序或劃段工作順序，作梯度分段連線(xiàn)(如
圖7所示)。對(duì)退行程次級(jí)組是常通電接線(xiàn)，進(jìn)行程次級(jí)組是常斷電接線(xiàn)。 當(dāng)初級(jí)接電極2—①移動(dòng)至某區(qū)段內(nèi)，使次級(jí)產(chǎn)生通斷電現(xiàn)象，該現(xiàn)象作
為指令控制所涉及的配件實(shí)行運(yùn)動(dòng)或開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
本實(shí)施例中，扭矩信息傳送器1一 還可以采用如圖6所示的半圓形，以 適應(yīng)六級(jí)段以上的控制使用(增加接電極)。
實(shí)施例2:扭矩器的結(jié)構(gòu)如實(shí)施例l，扭矩信息傳送器1一 采用電連接
方式，以適應(yīng)與計(jì)算機(jī)或電子控制單元匹配，實(shí)行綜合控制。
如圖8所示，扭矩信息傳送器1_ 包括一端與扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊1 —@聯(lián)接的銜鐵導(dǎo)桿3— 、驅(qū)動(dòng)架3_ ，銜鐵導(dǎo)桿3—⑧、驅(qū)動(dòng)架3 — 的另一端聯(lián)接安裝于初級(jí)線(xiàn)圈3 —①、次級(jí)線(xiàn)圈3 —②的骨架內(nèi)的銜鐵3 一 ，設(shè)置有磁屏蔽筒3— 將初、次級(jí)線(xiàn)圈整體封閉，安裝于骨架的殼體 3— 內(nèi)，兩組振蕩器初級(jí)3 — 、振蕩器次級(jí)3— 、電路板3— 分別 安裝于殼體3 — 內(nèi)，分別配套兩組兩級(jí)式螺管型直流差動(dòng)變壓器。
如圖9所示，初級(jí)線(xiàn)圈3 —①連接的有差動(dòng)振蕩電路，次級(jí)線(xiàn)圈3—②連
接的有多諧振蕩電路；差動(dòng)振蕩電路包括第一二極管Dl、第二二極管D2、第 四電容C4、第五電容C5，初級(jí)線(xiàn)圈3—①的兩端并聯(lián)有電阻RL，電阻RL的一
端與第八電阻R8的一端、第四電容C4的一端、第一二極管Dl的負(fù)端連接， 電阻^的另一端與第九電阻R9的一端、第五電容C5的一端、第二二極管D2 的一端連接，第八電阻R8的另一端、第四電容C4的另一端、第九電阻R9的 另一端、第五電容C5的另一端并聯(lián)后與電阻RT的一端連接，第二二極管D2的 正端連接變壓器T的初級(jí)線(xiàn)圈一端，第一二極管Dl的正端連接變壓器T的初 級(jí)線(xiàn)圈另一端，電阻RT的另一端連接變壓器T的初級(jí)線(xiàn)圈的中間抽頭；多諧振 蕩電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4，第一電阻
Rl、第二電阻R2串聯(lián)后并聯(lián)于次級(jí)線(xiàn)圈3—②的兩端，第一電阻R1、第二電
阻R2的連接端與第一三極管BG1的基極、第二電容C2的一端連接，第一三極 管BG1的發(fā)射極通過(guò)第六電阻R6與第五電阻R5、第七電阻R7的連接端連接， 第一三極管BG1的集電極與線(xiàn)圈LB的一端、第一電容Cl的一端、第三電容C3
的一端連接，第三電阻R3、第四電阻R4串聯(lián)后并聯(lián)于次級(jí)線(xiàn)圈3—②的兩端，
第三電阻R3、第四電阻R4的連接端與第二三極管BG2的基極、第一電容Cl 的另一端連接，第二三極管BG2的連接第七電阻R7的另一端，第二三極管BG2 的集電極與第二電容C2的另一端、第三電容C3的另一端、線(xiàn)圈LB的另一端 連接，線(xiàn)圈LB的中間抽頭與第一電阻R1、第三電阻R3的連接端連接，第五電 阻R5的另一端與第二電阻R2、第四電阻R4的連接端連接，與線(xiàn)圈LB通過(guò)鐵 心耦合的線(xiàn)圈LA與變壓器T的次級(jí)線(xiàn)圈連接。
在初級(jí)線(xiàn)圈回路上接裝溫度補(bǔ)償電路，次級(jí)輸出電路上接裝低通濾波電 路。為提高磁屏蔽效應(yīng)，增設(shè)靜電屏蔽層。要求銜鐵和磁屏蔽筒使用坡莫合金 類(lèi)材料制作。
采用上述結(jié)構(gòu)的扭矩信息傳送器，對(duì)進(jìn)退兩組電感線(xiàn)圈、位移大小所產(chǎn)生 的電流、電壓信號(hào)與測(cè)量，用雙路輸出方式，與計(jì)算機(jī)(電子控制單元)匹配 實(shí)行綜合控制。
使用時(shí)，當(dāng)扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊1— 使銜鐵導(dǎo)桿3—⑧驅(qū)動(dòng)銜鐵3
一⑧，在初、次級(jí)線(xiàn)圈骨架內(nèi)進(jìn)退往返移動(dòng)。差動(dòng)變壓器檢測(cè)電路，將兩組
次極線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生感生電流的大小變化，經(jīng)測(cè)量獲得的直流輸出電壓梯度信號(hào)， 輸送給計(jì)算機(jī)(或電子控制單元)。計(jì)算機(jī)將該信號(hào)按斷火(斷電)試驗(yàn)，檢 測(cè)出的分段扭矩值，做梯度分段編程與其他信號(hào)結(jié)合，進(jìn)行綜合控制。
權(quán)利要求
1、機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器，包括扭矩器及與其連接的扭矩信息傳送器(1-)，其特征在于所述扭矩器包括能夠與動(dòng)力軸同軸固定安裝以傳遞動(dòng)力扭矩的花鍵頭短軸(1-①)，與花鍵頭短軸(1-①)同軸固定安裝的扭矩傳動(dòng)盤(pán)(1-)；扭矩傳動(dòng)盤(pán)(1-)的邊緣采用榫鉚鎖止結(jié)構(gòu)套裝有拆開(kāi)式扭矩傳動(dòng)筒套(1-)，扭矩傳動(dòng)筒套(1-)的徑向180°兩對(duì)應(yīng)面上分別制有45°斜弧邊的斜槽孔；扭矩傳動(dòng)盤(pán)(1-)的中心插孔內(nèi)安裝有花鍵主軸(1-⑥)，花鍵主軸(1-⑥)的前端軸肩上，安裝有能從動(dòng)和隨動(dòng)的彈簧支承座(1-)，花鍵主軸(1-⑥)中部的外花鍵上安裝有能軸向移動(dòng)的環(huán)槽形花鍵套(1-)；環(huán)槽形花鍵套(1-)內(nèi)安裝有精密壓縮彈簧(1-)，其一端嵌放在彈簧支承座(1-)的環(huán)形卡槽內(nèi)，另一端嵌放在位于花鍵主軸(1-⑥)中后部而套裝在環(huán)槽形花鍵套(1-)上的定位環(huán)(1-)內(nèi)；環(huán)槽形花鍵套(1-)的外壁圓周相對(duì)面上分別制有柱銷(xiāo)短軸(1-)各一個(gè)，柱銷(xiāo)短軸(1-)分別安插在扭矩傳動(dòng)筒套(1-)的斜槽孔內(nèi)；柱銷(xiāo)短軸(1-)內(nèi)有柱銷(xiāo)(1-)，柱銷(xiāo)(1)插入拆開(kāi)式導(dǎo)向筒(1-)內(nèi)壁的環(huán)槽(1-)內(nèi)，拆開(kāi)式導(dǎo)向筒(1-)的外壁與扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊(1-)聯(lián)接，扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊(1-)與扭矩信息傳送器(1-)聯(lián)接。
2、 如權(quán)利要求1所述機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器，其特征在于所 述扭矩信息傳送器(1一 )包括與扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊(1_ )聯(lián)接的初級(jí)電極(2—①)和絕緣骨架(2—②)，初級(jí)電極(2—①)的外圍罩上次級(jí)電極骨架(2—③)，次級(jí)電極骨架(2—③)上設(shè)有進(jìn)退兩組可調(diào)整拆裝的次級(jí)裝置由次級(jí)接電極外盒(2— )、內(nèi)盒(2_ )、次級(jí)接電片(2— )、次級(jí)接電隔片(2— )組成，次極接電片(2— )和次級(jí)電隔片 (2— )間隔疊合安放在上述各盒內(nèi)，用壓縮彈簧(2—⑦)、定位壓緊蓋板(2— )壓緊聯(lián)接。
3、 如權(quán)利要求1所述機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器，其特征在于所 述扭矩信息傳送器(1一 )包括一端與扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊(1一 )聯(lián)接的銜鐵導(dǎo)桿(3—@)、驅(qū)動(dòng)架(3_ )，銜鐵導(dǎo)桿(3—⑧)、驅(qū)動(dòng)架(3一 )的另一端聯(lián)接安裝于初級(jí)線(xiàn)圈(3—①)、次級(jí)線(xiàn)圈(3—②)的骨架內(nèi)的銜鐵(3— )，設(shè)置有磁屏蔽筒(3— )將初、次級(jí)線(xiàn)圈整體封閉，安裝于骨架的殼體(3— )內(nèi)，兩組振蕩器初級(jí)(3_ )、振蕩器次級(jí)(3一 )、電路板(3— )分別安裝于殼體(3— )內(nèi)，分別配套兩組兩級(jí)式螺管型直流差動(dòng)變壓器。
4、 如權(quán)利要求3所述機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器，其特征在于所述初級(jí)線(xiàn)圈(3—①)連接的有差動(dòng)振蕩電路，次級(jí)線(xiàn)圈(3—②)連接的有多諧振蕩電路；差動(dòng)振蕩電路包括第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、第四 電容(C4)、第五電容(C5)，初級(jí)線(xiàn)圈(3—①)的兩端并聯(lián)有電阻(RJ，電阻(RJ的一端與第八電阻(R8)的一端、第四電容(C4)的一端、第一二極 管(Dl)的負(fù)端連接，電阻(Rl)的另一端與第九電阻(R9)的一端、第五電 容(C5)的一端、第二二極管(D2)的一端連接，第八電阻(R8)的另一端、 第四電容(C4)的另一端、第九電阻(R9)的另一端、第五電容(C5)的另一 端并聯(lián)后與電阻(Rt)的一端連接，第二二極管(D2)的正端連接變壓器(T) 的初級(jí)線(xiàn)圈一端，第一二極管(Dl)的正端連接變壓器(T)的初級(jí)線(xiàn)圈另一 端，電阻(Rt)的另一端連接變壓器(T)的初級(jí)線(xiàn)圈的中間抽頭；多諧振蕩電 路包括第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)，第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)串聯(lián)后并聯(lián)于次級(jí)線(xiàn)圈(3—②)的兩端，第一電 阻(Rl)、第二電阻(R2)的連接端與第一三極管(BG1)的基極、第二電容(C2) 的一端連接，第一三極管(BG1)的發(fā)射極通過(guò)第六電阻(R6)與第五電阻(R5)、 第七電阻(R7)的連接端連接，第一三極管(BG1)的集電極與線(xiàn)圈(LB)的 一端、第一電容(Cl)的一端、第三電容(C3)的一端連接，第三電阻(R3)、第四電阻(R4)串聯(lián)后并聯(lián)于次級(jí)線(xiàn)圈(3—②)的兩端，第三電阻(R3)、第四電阻(R4)的連接端與第二三極管(BG2)的基極、第一電容(Cl)的另一端連接，第二三極管(BG2)的連接第七電阻(R7)的另一端，第二三極管 (BG2)的集電極與第二電容(C2)的另一端、第三電容(C3)的另一端、線(xiàn)圈(LB)的另一端連接，線(xiàn)圈(LB)的中間抽頭與第一電阻(Rl)、第三電阻 (R3)的連接端連接，第五電阻(R5)的另一端與第二電阻(R2)、第四電阻 (R4)的連接端連接，與線(xiàn)圈(LB)通過(guò)鐵心耦合的線(xiàn)圈(LA)與變壓器(T)的次級(jí)線(xiàn)圈連接。
5、 如權(quán)利要求1或2或3或4所述機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器，其 特征在于還包括設(shè)置于下部支承整體的下端支承座(1_@)，以及設(shè)置在花鍵頭短軸(l一①)外側(cè)的圓錐滾子軸承(l一③)、設(shè)置在花鍵主軸(l一 )首末兩端外側(cè)的推力球軸承(1一 )和深溝球軸承(1一@)。
6、 如權(quán)利要求5所述機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器，其特征在于采 用循環(huán)或注入機(jī)油潤(rùn)滑，由循環(huán)注油孔(1_ )、放油孔(1一 )、環(huán)槽形花鍵套輸油孔(1_ )、導(dǎo)向筒螺旋油道(1一 )來(lái)實(shí)現(xiàn)。
7、 如權(quán)利要求6所述機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器，其特征在于所 述精密壓縮彈簧(1一 )和扭矩傳動(dòng)筒套(1- )的斜槽孔的長(zhǎng)度，由所控制匹配的需要設(shè)置控制級(jí)數(shù)，按5、 6、 7、 8毫米段的倍數(shù)來(lái)設(shè)定。
8、 如權(quán)利要求7所述機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器，其特征在于所述初級(jí)線(xiàn)圈(3—①)回路上接裝有溫度補(bǔ)償電路，次級(jí)線(xiàn)圈(3 —②)輸出回路上接裝有低通濾波電路。
9、 如權(quán)利要求8所述機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器，其特征在于所述次極接電片(2_ )和次級(jí)電隔片(2_@)的厚度為l毫米。
全文摘要
機(jī)電位移式扭矩直接檢測(cè)控制器，涉及一種扭矩檢測(cè)裝置，目的是解決現(xiàn)有技術(shù)不能隨時(shí)長(zhǎng)期檢測(cè)負(fù)荷扭矩的變化、使用壽命有限的問(wèn)題，包括扭矩器及與其連接的扭矩信息傳送器，扭矩器包括套裝在花鍵主軸上的扭矩傳動(dòng)盤(pán)及扭矩傳動(dòng)盤(pán)上的扭矩傳動(dòng)筒套，扭矩傳動(dòng)筒套的徑向兩對(duì)應(yīng)面上分別制有45°的斜槽孔；花鍵主軸外安裝有精密壓縮彈簧；花鍵主軸外的環(huán)槽形花鍵套的外壁圓周相對(duì)面上分別制有分別安插在上述的斜槽孔內(nèi)、內(nèi)有柱銷(xiāo)的柱銷(xiāo)短軸各一個(gè)；柱銷(xiāo)插入拆開(kāi)式導(dǎo)向筒內(nèi)壁的環(huán)槽內(nèi)，拆開(kāi)式導(dǎo)向筒的外壁與扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊聯(lián)接，扭矩信息傳送器驅(qū)動(dòng)塊與機(jī)械式或電子式的扭矩信息傳送器聯(lián)接，適用于各種動(dòng)力機(jī)械中作為扭矩檢測(cè)和輸出控制信號(hào)。
文檔編號(hào)G01L1/04GK101105416SQ200710049360
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者譚光榮 申請(qǐng)人:譚光榮