一種測量軸系扭矩的裝置制造方法
【專利摘要】一種測量軸系扭矩的裝置，包括測頻單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述的測頻單元包括套于待測定軸上的扭力耦合環(huán)及固定于該扭力耦合環(huán)內(nèi)側(cè)的刀口和固定于該扭力耦合環(huán)上的第一鋼弦傳感器和第二鋼弦傳感器，其特點在于，所述的刀口由第一半圓環(huán)和第二半圓環(huán)組成，所述的第一半圓環(huán)的圓心角大于180°，所述的第二半圓環(huán)的圓心角小于180°，且第一半圓環(huán)的圓心角與第二半圓環(huán)的圓心角之和等于360°。本實用新型具有高度的測量精確和穩(wěn)定性，并具有高的測量靈敏度，并通過換用不同尺寸刀口的方式可用于不同直徑的軸系扭矩的測量。
【專利說明】一種測量軸系扭矩的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及扭矩測量，特別是涉及一種測量軸系扭矩的裝置，包括套于待測定軸上的扭力耦合環(huán)及固定于測量環(huán)內(nèi)側(cè)的第一刀口還有固定于扭力耦合環(huán)上的兩個鋼弦傳感器一起組成本裝置，該裝置在測試過程中緊緊地箍在被測軸上隨被測軸一起轉(zhuǎn)動并對扭矩數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，測得的數(shù)據(jù)再由后續(xù)環(huán)節(jié)進(jìn)行傳輸和分析計算。
【背景技術(shù)】
[0002]軸系扭矩的測量是機械工業(yè)特別是造船、汽車、飛機、起重及軍工企業(yè)不可缺少的一項重要的機械性能測試項目，它不僅為工業(yè)設(shè)計提供準(zhǔn)確的理論數(shù)據(jù)，也直接為產(chǎn)品檢驗作出技術(shù)性能的評價。
[0003]目前的扭矩測試方法，主要分為兩種，一是測頻法，二是應(yīng)變法。本專利涉及的技術(shù)是測頻法。之前國內(nèi)測頻法所使用的設(shè)備基本上都是德國制造的為主，也有少數(shù)國內(nèi)借鑒國外技術(shù)模仿后自主生產(chǎn)的設(shè)備，經(jīng)過長期的使用證明這些裝置穩(wěn)定可靠，精度也都能滿足一般測試要求。但在使用過程中也發(fā)現(xiàn)了一點問題以及測試精度進(jìn)一步提高的可能。原先該裝置測頻單元中的兩組扭力耦合環(huán)僅靠螺栓連接，由于加工精度的原因可能造成兩個半圓形的第一刀口連接后并不在同一個平面上，這樣兩個原本應(yīng)該絕對平行的第一刀口與待測定軸的接觸線間的距離(該距離為扭矩計算過程中的一項重要參數(shù))的精度就得不到保證，直接會導(dǎo)致最終扭矩測量結(jié)果的不可靠。
實用新型內(nèi)容
[0004]為克服上述已有技術(shù)的不足，本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種測量軸系扭矩的裝置，把原來兩副(兩組扭力耦合環(huán)各一副)尺寸形狀相同的半圓形的第一刀口改為一副長一副短，特殊的剖口設(shè)計保證長的那一副既能讓開口部分套上待測定軸，又能讓比原先延長的那部分刀口插入另外一組扭力耦合環(huán)兩端的凹槽內(nèi)，這樣一副刀口就連接了兩組扭力耦合環(huán)，完全保證了兩個平行的第一刀口與待測定軸的接觸線間的距離的精確性，螺栓只起到收緊兩組扭力耦合環(huán)的作用，而不是原先的緊固加定位的作用。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]一種測量軸系扭矩的裝置，包括測頻單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述的測頻單元包括套于待測定軸上的扭力耦合環(huán)及固定于該扭力耦合環(huán)內(nèi)側(cè)的刀口和固定于該扭力耦合環(huán)上的第一鋼弦傳感器和第二鋼弦傳感器，其特點在于，所述的刀口由第一半圓環(huán)和第二半圓環(huán)組成，所述的第一半圓環(huán)的圓心角大于180° ,所述的第二半圓環(huán)的圓心角小于180°，且第一半圓環(huán)的圓心角與第二半圓環(huán)的圓心角之和等于360°。
[0007]所述的第一半圓環(huán)的兩端開口分別為斜剖口，所述的第二半圓環(huán)的兩端開口也分別為斜剖口。
[0008]本實用新型的工作原理:
[0009]扭力耦合環(huán)通過第一半圓環(huán)環(huán)抱于待測定軸上，第一鋼弦傳感器和第二鋼弦傳感器的信號輸出線接至集流環(huán)的銅環(huán)上；通過第二半圓環(huán)環(huán)抱于待測定軸的集流環(huán)上設(shè)有六道銅環(huán)，中間四道銅環(huán)分別連接第一鋼弦傳感器和第二鋼弦傳感器的四根信號輸出線，兩側(cè)的兩道銅環(huán)分別通過第二半圓環(huán)連通待測定軸，起到接地作用。集流環(huán)上同圓心固定有測速環(huán)，一個兩重觸點電刷裝置自集流環(huán)上采集鋼弦傳感器的頻率信號、自測速環(huán)上采集轉(zhuǎn)速信號，并通過電纜輸送至數(shù)據(jù)處理裝置。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果可以是:
[0011]1、不易變形，受溫度影響小，強度高，具有高度的穩(wěn)定性。
[0012]2、與扭力耦合環(huán)的連接非常牢固可靠，定位精準(zhǔn)，使安裝精度極大提高。
[0013]3、方便拆裝，第一刀口可根據(jù)不同的軸徑定制，以備不同的船型需要。
[0014]4、可以連續(xù)(重復(fù))使用而測量特性不變。由于本裝置采用可拆裝結(jié)構(gòu)，又具有足夠的強度，經(jīng)反復(fù)拆裝也不會導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的變化，故可以連續(xù)(重復(fù))使用而測量特性不變。
[0015]5、具有高度的測量精確和穩(wěn)定性，并具有高的測量靈敏度，并通過換用不同尺寸刀口的方式可用于不同直徑的軸系扭矩的測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型測量軸系扭矩的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2A是本實用新型測量軸系扭矩的裝置中扭力耦合環(huán)的正視圖。
[0018]圖2B是本實用新型測量軸系扭矩的裝置中扭力耦合環(huán)的側(cè)視圖。
[0019]圖2C是現(xiàn)有技術(shù)中測量軸系扭矩的裝置中刀口的正視圖。
[0020]圖2D是本實用新型測量軸系扭矩的裝置中刀口的正視圖。
[0021]圖3是本實用新型測量軸系扭矩的裝置中集流環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但不應(yīng)以此限制本實用新型的保護(hù)范圍。
[0023]先請參閱圖1，圖1是本實用新型測量軸系扭矩的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，本實用新型的測量軸系扭矩的裝置包括測頻單元1、數(shù)據(jù)傳輸單元2和數(shù)據(jù)處理單元3。測頻單元I對軸的扭矩進(jìn)行測量，并以頻率的形式輸出。數(shù)據(jù)傳輸單元2是將所測的頻率信號傳輸給數(shù)據(jù)處理單元3，同時對軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測定，也將軸轉(zhuǎn)速信號傳輸給數(shù)據(jù)處理單元
3。數(shù)據(jù)處理單元3是一個接收機，將所接收的頻率信號換算成扭矩值顯示給操作者，同時將軸的轉(zhuǎn)速也以數(shù)字值的方式顯示給操作者。
[0024]測頻單元I包括套于待測定軸O上的扭力稱合環(huán)11及固定于測量環(huán)內(nèi)側(cè)的刀口111，以及固定于扭力耦合環(huán)11上的第一鋼弦傳感器12和第二鋼弦傳感器13。第一鋼弦傳感器12和第二鋼弦傳感器13的測量信號以及測量參數(shù)盡量保持一致，目的在于通過兩個傳感器所測數(shù)值平均，減小所測的誤差。
[0025]扭力耦合環(huán)11由兩組以相同間距平行固定在一起的半圓環(huán)組成，圓環(huán)的內(nèi)徑大于待測定軸O的外徑，可以通過在圓環(huán)的內(nèi)側(cè)設(shè)定刀口來卡于待測定軸O上。第一鋼弦傳感器12的兩根信號輸出線14和第二鋼弦傳感器13的兩根信號輸出線14分別連接至集流環(huán)21上的銅環(huán)211上。[0026]扭力耦合環(huán)11的具體結(jié)構(gòu)如圖2A和圖2B所示，圖2A是本實用新型測量軸系扭矩的裝置中扭力耦合環(huán)11的正視圖，圖2B是本實用新型測量軸系扭矩的裝置中的扭力耦合環(huán)11的側(cè)視圖。由圖可知，扭力耦合環(huán)11是由四個半圓形的測量環(huán)連接組成。每兩個半圓形測量環(huán)為一組測量環(huán)，圍成一圓形環(huán)，兩組測量環(huán)互相平行，且通過中間的連接部件連接成一個完整的扭力耦合環(huán)11。在其中一組扭力耦合環(huán)的兩個平行固定測量環(huán)之間設(shè)置有兩個相同的鋼弦傳感器，即第一鋼弦傳感器12和第二鋼弦傳感器13。
[0027]圖2D是本實用新型測量軸系扭矩的裝置中刀口的正視圖，如圖所示，刀口 111由第一半圓環(huán)1111和第二半圓環(huán)1112組成，所述的第一半圓環(huán)1111的圓心角大于180° ,所述的第二半圓環(huán)1112的圓心角小于180° ,且第一半圓環(huán)1111的圓心角與第二半圓環(huán)1112的圓心角之和等于360°。第一半圓環(huán)1111的兩端開口分別為斜剖口，所述的第二半圓環(huán)1112的兩端開口也分別為斜剖口。刀口 111緊緊卡于測量環(huán)內(nèi)側(cè)的凹槽中，其外圓緊貼扭力耦合環(huán)11的內(nèi)圓凹槽，內(nèi)徑等于待測定軸O的外徑，在刀口 111的內(nèi)圓上設(shè)有凸起的刃部，刃部與待測定軸O接觸，形成一個線接觸，兩個平行的刀口 111與待測定軸O的接觸線間的距離為定值L (L為計算用的重要常數(shù))。
[0028]在測定不同軸徑的軸系扭矩時，可以更換刀口 111來進(jìn)行測量，這樣本套裝置也就具有很大的通用性。
[0029]集流環(huán)21的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖3是本實用新型測量軸系扭矩的裝置中的集流環(huán)的裝配圖，集流環(huán)21卡于待測定軸O上并隨其一起轉(zhuǎn)動，集流環(huán)21上設(shè)置有平行的六道銅環(huán)211，其中的中間四道銅環(huán)分別連接第一鋼弦傳感器12和第二鋼弦傳感器13的四根信號輸出線14，兩側(cè)的兩道銅環(huán)分別連通待測定軸，實現(xiàn)待測定軸O的接地，避免出現(xiàn)電磁干擾影響測量結(jié)果。集流環(huán)21通過其內(nèi)側(cè)的第二刀口 210卡于待測定軸O上，第二刀口210的內(nèi)徑也等于待測定軸O的外徑，第二刀口 210與待測定軸O之間為面接觸。
[0030]在集流環(huán)21的一側(cè)同圓心固定有測速環(huán)23，測速環(huán)23靠近圓周邊緣位置開有多個測速孔。每個測速孔的圓心均處于測速環(huán)23的同一圓周上，實踐當(dāng)中測速孔的數(shù)目為60個，可以選擇其他測速孔的數(shù)目。
[0031]兩重觸點電刷裝置22自集流環(huán)21上采集鋼弦傳感器的頻率信號，并兩根扭矩測量電纜輸送至數(shù)據(jù)處理裝置3。自測速環(huán)23上采集轉(zhuǎn)速信號，并通過一根轉(zhuǎn)速測量電纜和兩根扭矩測量電纜輸送至數(shù)據(jù)處理裝置3。頻率信號的拾取用一個可靠的兩重觸點電刷裝置取出測量值，當(dāng)儀表不用時觸點電刷升起，以防碳刷磨損，延長使用壽命。轉(zhuǎn)速信號的拾取是用裝在集流環(huán)上的60孔測速環(huán)和紅外線信號裝置來實現(xiàn)，紅外線信號裝置是由光柵和發(fā)光二極管——光敏晶體三級管組成的轉(zhuǎn)速計數(shù)器222。紅外線信號裝置裝在觸點電刷裝置上形成了雙重觸點電刷裝置22，可以實現(xiàn)傳遞頻率信號的同時進(jìn)行轉(zhuǎn)速測量。雙重觸點電刷裝置22和作為信號處理裝置3的接收機之間連有兩根電纜，一根扭矩測量電纜傳輸頻率信號，一根轉(zhuǎn)速測量電纜傳輸轉(zhuǎn)速信號。這樣被測數(shù)據(jù)是從旋轉(zhuǎn)的扭力耦合環(huán)上的傳感器滑環(huán)方式傳送給接收機了。
[0032]用于確定軸徑的固定測量裝置時，扭力耦合環(huán)11和集流環(huán)21的刀口尺寸是固定的，而用于不同軸徑的臨時測量裝置時，則根據(jù)不同軸徑選擇相應(yīng)尺寸的刀口與之匹配。另夕卜，扭力耦合環(huán)11和集流環(huán)21之間的位置是可以進(jìn)行互換，不會影響測量結(jié)果。
[0033]所述的數(shù)據(jù)處理裝置3由數(shù)據(jù)處理單元和顯示單元組成，數(shù)據(jù)處理單元3把電刷傳輸?shù)念l率信號換算成扭矩值和轉(zhuǎn)速計數(shù)器傳輸?shù)霓D(zhuǎn)速信號由顯示單元以數(shù)字方式顯示(如有需要該儀器還能把扭矩值和轉(zhuǎn)速值換算成功率值并予以顯示)。為保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，該裝置十秒種采樣一次，然后再給出一個平均值。數(shù)據(jù)處理單元3內(nèi)設(shè)有振蕩器、計數(shù)器、計算器和存儲器、控制單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和存儲。
[0034]傳輸?shù)谝讳撓覀鞲衅?2和第二鋼弦傳感器13所測頻率信號的兩根扭矩測量電纜輸出數(shù)據(jù)至振蕩器，由計算器和存儲器計算出扭矩并進(jìn)行存儲，計算結(jié)果后由扭矩顯示器顯不O
[0035]轉(zhuǎn)速測量電纜的信號輸入至計數(shù)器后再由計算器和存儲器計算出待測定軸的轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速數(shù)值由轉(zhuǎn)速顯示器顯示。
[0036]為檢驗此項設(shè)計的實際效果，我們在大型柴油機輸出中間軸上做軸系扭矩測試，并以此來考核被測船舶的性能否達(dá)到要求，故在船舶出航前就需完成對該設(shè)備的安裝調(diào)試工作，同時觀察本實用新型的實際使用情況，包括安全性、穩(wěn)定性、可靠性，在航行過程中只需檢測和記錄即可。本實用新型的裝置在大型柴油機輸出中間軸上做軸系扭矩測試的工作流程如下:
[0037]①對待測定軸的軸徑進(jìn)行測量，確定直徑后加工與之匹配的刀口。
[0038]②對待測定軸進(jìn)行清潔及打磨，使之達(dá)到良好的接地性能。
[0039]③安裝扭力耦合環(huán)和集流環(huán)，要求與待測定軸方向絕對垂直，各環(huán)間相互平行，并與中間軸結(jié)合牢固在高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下刀口與中間軸無相對滑移。
[0040]④安裝刷架與測速光頭，刷架與集流環(huán)接觸需有良好的導(dǎo)電性能。
[0041]⑤仔細(xì)調(diào)整傳感器頻率，使兩個靈敏度系數(shù)一致的傳感器在零扭矩的狀態(tài)下頻率盡量調(diào)到一致(600Hz ± 8Hz )。
[0042]⑥在接收機(數(shù)據(jù)處理單元)上輸入因頻率調(diào)整而產(chǎn)生的誤差零位及軸常數(shù)。至此一切準(zhǔn)備工作就緒，可以開始進(jìn)行測量工作。
[0043]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型的實施范圍。任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)視權(quán)利要求書所界定范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種測量軸系扭矩的裝置，包括測頻單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述的測頻單元(I)包括套于待測定軸(O)上的扭力耦合環(huán)(11)及固定于該扭力耦合環(huán)(11)內(nèi)側(cè)的刀口(111)和固定于該扭力耦合環(huán)(11)上的第一鋼弦傳感器(12)和第二鋼弦傳感器(13)，其特征在于，所述的刀口(111)由第一半圓環(huán)(1111)和第二半圓環(huán)(1112)組成，所述的第一半圓環(huán)(1111)的圓心角大于180° ,所述的第二半圓環(huán)(1112)的圓心角小于180° ,且第一半圓環(huán)(1111)的圓心角與第二半圓環(huán)(1112)的圓心角之和等于360°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量軸系扭矩的裝置，其特征在于，所述的第一半圓環(huán)(1111)的兩端開口分別為斜剖口，所述的第二半圓環(huán)(1112)的兩端開口也分別為斜剖口。
【文檔編號】G01L3/00GK203502149SQ201320417228
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】沈銘玉, 趙培康, 顧豪 申請人:滬東中華造船(集團(tuán))有限公司