專利名稱：智能聯(lián)軸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種具有測量功能的聯(lián)軸器、屬機(jī)電儀表領(lǐng)域，用于在傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的同時(shí)檢測該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩、溫度、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。
用傳統(tǒng)的方式將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源1(如電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等)的動(dòng)力傳遞給負(fù)載3時(shí)，兩者之間必須串接一組聯(lián)軸器2，形成動(dòng)力1—聯(lián)軸器2—負(fù)載3的三位一體的最佳動(dòng)力傳遞系統(tǒng)。該聯(lián)軸器一般不具備測量功能。如需檢測動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩、溫度、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等參數(shù)時(shí)，通常需在電機(jī)動(dòng)力1與負(fù)載3之間串接一臺貫通軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器4，或溫度、振動(dòng)傳感器，并需兩組聯(lián)軸器2將動(dòng)力1、傳感器4、負(fù)載3軸向串接，形成動(dòng)力1—聯(lián)軸器2—傳感器4—聯(lián)軸器2—負(fù)載3的五位一體動(dòng)力傳遞系統(tǒng)，該系統(tǒng)無論系統(tǒng)穩(wěn)定性、傳遞效率等傳遞參數(shù)都不如三位一體的系統(tǒng)好。造成了雖增加了測量功能卻犧牲了機(jī)械傳遞性能的后果。
另外，五位一體方式還有兩大弱點(diǎn)其一，在部分傳遞系統(tǒng)中，除了轉(zhuǎn)矩力之外還存在著軸向壓力，該軸向壓力使轉(zhuǎn)矩傳感器的貫通應(yīng)變軸產(chǎn)生軸向與徑向形變，該形變產(chǎn)生的信號干擾轉(zhuǎn)矩測量的準(zhǔn)確性。
其二，由于五位一體軸向長度增大，加上兩組聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)矩傳感器本身的重力勢必產(chǎn)生一定的彎矩，加之五位一體使聯(lián)接同心度不易保證，也增大了彎矩，彎矩是對轉(zhuǎn)矩測量的又一干擾源。
CN2081526U專利申請說明書中給出一種聯(lián)軸節(jié)式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(90215097.9)，但該傳感器最大的不足是應(yīng)變橋的工作電源與微弱的(mV級)檢測信號的傳遞是靠有摩擦損耗的集流環(huán)實(shí)現(xiàn)的。集流環(huán)易使應(yīng)變橋電壓穩(wěn)定性變差及引入干擾信號，更易使本來就微弱的mV級測量信號增加傳輸損耗及誤差，而降低精度加上集流環(huán)不宜長期(摩損)或高轉(zhuǎn)速(發(fā)熱)運(yùn)行，因此該傳感器只能適用于低轉(zhuǎn)速、短時(shí)間運(yùn)行。
本實(shí)用新型的目的是提供一種智能聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器在不犧牲動(dòng)力傳遞系統(tǒng)的穩(wěn)定性等參數(shù)的前提下，同時(shí)測量動(dòng)力傳遞系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。
本實(shí)用新型提供的智能聯(lián)軸器是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型是將傳統(tǒng)的扭矩傳感器中必不可少的貫通彈性軸改為管狀聯(lián)軸器，該管狀聯(lián)軸器是由帶平鍵槽或花鍵槽的鍵套6和外殼14組成，該鍵套的兩端分別與動(dòng)力軸1，負(fù)載軸3相配合，通過平鍵或花鍵的作用傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。在鍵套內(nèi)孔中部設(shè)置了一段退刀槽，在傳遞動(dòng)力時(shí)，該退刀槽對應(yīng)的管壁上由于扭矩力的作用而產(chǎn)生應(yīng)力形變，將該部位作為扭矩測量部位，在該部位的外園上貼上由四片應(yīng)變片組成的應(yīng)變橋9，則可以測量出該鍵套由于受扭力作用時(shí)的(mV級)應(yīng)變信號，經(jīng)過鍵套上附帶電路處理后變成頻率信號，并傳遞出聯(lián)軸節(jié)之外部，由二次儀表顯示，該扭力檢測部分的應(yīng)變橋工作電源及鍵套上同步旋轉(zhuǎn)的電路的工作電源，皆出一組環(huán)形功率變壓器用無接觸電磁感應(yīng)的方式提供，與扭力成正比的頻率信號則是由另一組信號環(huán)形變壓器感應(yīng)傳遞，該信號由二次儀表處理后就可顯示出鍵套上產(chǎn)生的扭(轉(zhuǎn))矩值。
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述

圖1是無檢測功能的三位一體傳遞系統(tǒng)。
圖2是串入具有檢測功能的貫通軸式轉(zhuǎn)矩傳感器的五位一體傳遞系統(tǒng)。
圖3是使用本實(shí)用新型的有檢測功能的三位一體傳遞系統(tǒng)。
圖4是本實(shí)用新型的鍵套及扭矩檢測示意圖。
圖5是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本實(shí)用型的轉(zhuǎn)速測量原理圖。
圖7是本實(shí)用新型的扭矩測量原理圖。
圖8是圖4的AA剖視圖。
本實(shí)用新型的智能聯(lián)軸器為一管狀的帶鍵槽8的鍵套6和外殼14組成，鍵套6的一端與動(dòng)力軸1相聯(lián)接，另一端與負(fù)載軸3相聯(lián)接，鍵槽8可以是平鍵槽也可以是花鍵槽。在鍵套6的內(nèi)孔中部有一段退刀槽21，在與該退刀槽21部位相對應(yīng)的外園上貼上由4片應(yīng)變片組成的應(yīng)變橋9，在鍵套6的兩端部各安裝一只向心軸承10，聯(lián)軸器的外殼14固定在兩只軸承的外圈上，在鍵套6的一端安裝一個(gè)環(huán)形功率變壓器，該變壓器由高導(dǎo)磁率軟磁合金鐵芯與靜環(huán)初級線圈12及動(dòng)環(huán)次級線圈11組成的帶有間隙的閉環(huán)磁路裝置，其功能為傳遞電磁能量，是本實(shí)用新型中測量裝置的能源傳遞部件。在鍵套6的另一端安裝了一個(gè)由動(dòng)環(huán)初級線圈18和靜環(huán)次級線圈17組成的帶間隙的空心環(huán)形變壓器。其功能為傳遞數(shù)字信號，是本測量裝置的信號輸出部件。
動(dòng)環(huán)線圈11和18均固定安裝在鍵套6上，與鍵套整體旋轉(zhuǎn)。安裝在鍵套6上的還附有電路板13，在電路板13上設(shè)置有電源電路25、放大電路26、v/f(電壓/頻率)轉(zhuǎn)換電路，信號輸出電路27等。電源電路25與動(dòng)環(huán)線圈11相連接，信號輸出電路27與動(dòng)環(huán)線圈18相連接。
靜環(huán)初級線圈12和靜環(huán)次級線圈17固定安裝在外殼14上，外殼14保持不動(dòng)。
在鍵套6上固定安裝著一個(gè)園周上開著許多窄縫(60的倍數(shù))的光電測速輪15，該輪15與鍵套6同步旋轉(zhuǎn)，在外殼14上安裝著帶槽光電開關(guān)架16，光電開關(guān)架16是由發(fā)光管19和光敏管20組成，測速輪15的外園20放置在光電開關(guān)架16的槽內(nèi)，光電測速輪15和光電開關(guān)架16組成了光電測建系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的工作原理如下本實(shí)用新型是以鍵套6作為聯(lián)軸器的主體，即鍵套6通過鍵將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞給負(fù)載，同時(shí)鍵套6也是測量部分的彈性體，以兩只軸承10為支承元件，以附在鍵套6測量部位的應(yīng)變橋9為敏感元件，測量傳遞系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等。如果有軸向壓力存在時(shí)，則在安裝時(shí)將動(dòng)力軸與負(fù)載軸在鍵套6內(nèi)直接接觸或通過柱狀墊塊而間接接觸，軸向壓力就可由動(dòng)力端直接傳遞至負(fù)載端而不干擾鍵套扭轉(zhuǎn)形變。
本智能聯(lián)軸器外部二次儀表28中設(shè)置一交流功率激磁電源，該功率電源通過環(huán)形變壓的初級靜環(huán)線圈12，無接觸地耦合至次級動(dòng)環(huán)線圈11中，再送至電路板13中的整流穩(wěn)壓電路中變成穩(wěn)定直流電壓，該電壓一方面提供給應(yīng)變橋工作，同時(shí)供電路板中所有電路作工作電源用。
貼在鍵套6上的應(yīng)變橋9，檢出鍵套6受扭時(shí)產(chǎn)生形變而得到的電信號Vi，該信號為mV級信號，將Vi送進(jìn)放大電路26得到數(shù)千mV的直流信號，再由V/f電路轉(zhuǎn)換成為與扭矩成正比的頻率信號Vo，Vo通過動(dòng)環(huán)線圈18耦合至靜環(huán)17中，至此就完成了，靜—?jiǎng)印獎(jiǎng)印o的能源，信號非接觸變送環(huán)節(jié)，Vo通過二次儀表處理后就可以直接指示出鍵套受扭時(shí)的扭矩值。
本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速測量原理如下本實(shí)用新型的光電測速系統(tǒng)由光電測速輪15和光電開關(guān)架16組成，當(dāng)發(fā)光管19發(fā)出的光束被測速輪15擋著時(shí)，光敏管20輸出高電位，當(dāng)光束通過窄縫射到光敏管20時(shí)，光敏管20輸出低電位。當(dāng)鍵套6旋轉(zhuǎn)時(shí)在光敏管20上輸出一串方波脈沖信號，該脈沖信號的頻率與轉(zhuǎn)速成正比，該信號經(jīng)二次儀表處理后就可以顯示出轉(zhuǎn)速值。
有了轉(zhuǎn)矩信號和轉(zhuǎn)速信號，通過二次儀表計(jì)算還可以得到該系統(tǒng)的機(jī)械功率等參數(shù)。
本實(shí)用新型提供的智能聯(lián)軸節(jié)，解決了旋轉(zhuǎn)傳遞系統(tǒng)參數(shù)測量與系統(tǒng)穩(wěn)定的矛盾，解決了串入貫通軸轉(zhuǎn)矩傳感器時(shí)帶來的彎矩，避開了干擾轉(zhuǎn)矩測量的軸向壓力，提供了一個(gè)可以長期高速運(yùn)行的軸向聯(lián)接裝置。
本實(shí)用新型提供的智能聯(lián)軸器，由于測量部分采用非接觸傳遞能源及檢測信號的方法，所以可以適用于長時(shí)間，高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，因而更實(shí)用，應(yīng)用面更廣泛。
權(quán)利要求1.一種用來將動(dòng)力輸出軸與負(fù)載輸入軸聯(lián)接在一起的智能聯(lián)軸器，它包括電源電路(25)、放大電路(26)、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路和信號輸出電路(27)，其特征在于所說的聯(lián)軸器由一管狀的帶鍵槽(8)的鍵套(6)和外殼(14)組成，鍵套(6)的一端與動(dòng)力軸(1)相聯(lián)接，另一端與負(fù)載軸(3)相聯(lián)接，在鍵套(6)的內(nèi)孔中部有一段退刀槽(21)，在與該退刀槽(21)部位相對應(yīng)的外園上貼上由4片應(yīng)變片組成的應(yīng)變橋(9)，在鍵套(6)的兩端部各安裝一只軸承(10)，聯(lián)軸器的外殼(14)固定在兩只軸承(10)的外圈上，在鍵套(6)的一端安裝一個(gè)由高導(dǎo)磁率軟磁合金鐵芯與靜環(huán)初級線圈(12)及動(dòng)環(huán)次級線圈(11)組成的帶有間隙的環(huán)形功率變壓器，在鍵套(6)的另一端安裝一個(gè)由動(dòng)環(huán)初級線圈(18)和靜環(huán)次級線圈(17)組成的帶間隙的空心環(huán)形變壓器，所說的動(dòng)環(huán)線圈(11)和(18)均固定安裝在鍵套(6)上，靜環(huán)線圈(12)和(17)固定安裝在外殼(14)上。
2.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征在于在鍵套(6)上安裝有電路板(13)。
3.如權(quán)利要求1、2所述的聯(lián)軸器，其特征在于鍵套(6)上固定安裝著一個(gè)園周上開有許多窄縫的光電測速輪(15)，在外殼(14)上安裝著帶槽光電開關(guān)架(16)，光電開關(guān)架(16)由發(fā)光管(19)和光敏管(20)組成，測速輪(15)的外園(20)放置在光電開關(guān)架(16)的槽內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1、2所述的聯(lián)軸器，其特征在于所說的鍵槽(8)為平鍵槽或花鍵槽。
5.如權(quán)利要求3所述的聯(lián)軸器，其特征在于所說的鍵槽(8)為平鍵槽或花鍵槽。
專利摘要本實(shí)用新型為一種具有測量功能的智能聯(lián)軸器，屬機(jī)電儀表領(lǐng)域。本智能聯(lián)軸器由帶鍵槽(8)的鍵套(6)和外殼(14)組成。鍵套(6)的一端與動(dòng)力軸(1)相聯(lián)接，另一端與負(fù)載軸(3)相聯(lián)接。鍵套(6)外圓上貼有由四片應(yīng)變片組成的應(yīng)變橋(9)。通過安裝在鍵套(6)兩端的環(huán)形功率變壓器和空心環(huán)形變壓器及光電測速裝置，本實(shí)用新型在傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的同時(shí)檢測該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或溫度、振動(dòng)等參數(shù)。
文檔編號G01P3/486GK2220065SQ9422283
公開日1996年2月14日 申請日期1994年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月7日
發(fā)明者李國林 申請人:李國林