心通孔，7-1.中心盲孔。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 如圖1所示，一體化高速旋轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)量裝置，由左半軸1與右半軸7以及非接觸 式金屬檢測(cè)塊位置傳感器10組成，左半軸1上有兩個(gè)第一檢測(cè)塊8,右半軸7上有兩個(gè)第二 檢測(cè)塊9。
[0027] 如圖2所示，一體化高速旋轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)量裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括左半軸1、滑動(dòng)軸承2、 左半軸用硬質(zhì)套3、扭簧4、保持架5、右半軸用硬質(zhì)套6、右半軸7。左半軸1和右半軸7之 間通過扭簧4連接，連接部位分別采用硬質(zhì)套固定在左半軸1和右半軸7上，使接觸部位的 應(yīng)力均勻分布。保持架5位于扭簧4中間，并與右半軸7連為一個(gè)整體，保持架5與左半軸 1之間通過滑動(dòng)軸承2連接，以減小周向摩擦，提高測(cè)量精度。
[0028] -體化高速旋轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)量裝置與傳動(dòng)軸串聯(lián)，左半軸1和右半軸2可相對(duì)周向 運(yùn)動(dòng)，兩傳動(dòng)半軸通過扭簧4連接傳扭，扭簧體隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞扭矩時(shí)扭簧被壓縮， 使兩半軸相對(duì)角度發(fā)生變化，第一檢測(cè)塊8和第二檢測(cè)塊9的相對(duì)位置也同時(shí)發(fā)生變化。轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一檢測(cè)塊8和第二檢測(cè)塊9使位置檢測(cè)傳感器10產(chǎn)生脈沖電壓信號(hào)。
[0029] 如圖3和圖4所示，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生4個(gè)電壓脈沖波形，對(duì)應(yīng)四個(gè)檢測(cè)塊在圓周 上分布的位置，通過分析電壓脈沖波形中相鄰2個(gè)脈沖相位變化的方法可得到兩半軸相對(duì) 變化的角度，進(jìn)而得到與角度成正比的扭矩。圖3為扭矩為零時(shí)，分別計(jì)算電壓脈沖波形中 相鄰4個(gè)脈沖的周期k t2, t3, t4，并將其從大到小排序?yàn)閂，t2'，t3'，t4'，電壓脈沖波形中 相鄰2個(gè)脈沖相位計(jì)算公式為：
[0030]
[0031] 圖4為扭矩為某個(gè)不為零的值T時(shí)，計(jì)算電壓脈沖波形中相鄰4個(gè)脈沖的周期 t5, t6, t7, ts，并將其從大到小排序?yàn)閠5'，t6'，t/，ts'，電壓脈沖波形中相鄰2個(gè)脈沖相位計(jì) 算公式為：
[0032]
[0033] 因此，當(dāng)扭矩為T時(shí)，相對(duì)扭矩為零時(shí)的兩個(gè)半軸角度變化為ai_a。。通過標(biāo)定可 以得到兩個(gè)半軸角度變化與扭矩之間的關(guān)系。
[0034] -體化高速旋轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)量裝置還可以兼作轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速η的計(jì)算公式為：
[0035]
[0036] 式中懷t2, t3, t4的單位為秒。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種旋轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)量裝置，其特征在于： 包括左半軸（1)、右半軸（7)、保持架（5)、扭簧（4); 上述右半軸（7)的左端具有中心盲孔（7-1)，左半軸（1)的右端伸入該中心盲孔（7-1) 中； 上述左半軸（1)的右端具有中心通孔（1-1); 上述保持架（5)的右端固定于右半軸（7)的中心盲孔（7-1)中，保持架（5)的左端伸 入到左半軸（1)的中心通孔（1-1)中并通過滑動(dòng)軸承（2)安裝在中心通孔（1-1)中； 上述扭簧（4)安裝在保持架（5)上，其右端與右半軸（7)相連，其左端與左半軸（1)相 連； 上述左半軸（1)右端周向均勻分布N個(gè)第一檢測(cè)塊（8)，右半軸（7)左端周向均勻分布 N個(gè)第二檢測(cè)塊（9);初始狀態(tài)時(shí)第一檢測(cè)塊（8)和第二檢測(cè)塊（9)沿周向間隔均勻布置； N 為 2-5 ; 該旋轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)量裝置還包括位于右半軸（7)的左端側(cè)方的位置檢測(cè)傳感器（10); 上述第一檢測(cè)塊（8)、第二檢測(cè)塊（9)到系統(tǒng)中心軸線的徑向距離相等，上述第一檢測(cè) 塊（8)、第二檢測(cè)塊（9)、位置檢測(cè)傳感器（10)到右半軸（7)右端面所在平面的距離相等。2. 利用權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)量裝置的扭矩測(cè)量方法，其特征在于： 把右半軸（7)與傳動(dòng)軸串聯(lián)，左半軸（1)和右半軸（7)通過扭簧（4)連接傳遞扭矩， 左半軸（1)和右半軸（7)可相對(duì)周向運(yùn)動(dòng)，扭簧體隨傳動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞扭矩時(shí)扭簧被壓 縮，使兩半軸相對(duì)角度發(fā)生變化，變化的角度與扭矩成正比；通過分析兩半軸的相對(duì)角度變 化，從而得到相應(yīng)的扭矩。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的扭矩測(cè)量方法，其特征在于： 當(dāng)軸傳遞的扭矩變化時(shí)，第一檢測(cè)塊（8)與第二檢測(cè)塊（9)的相對(duì)位置發(fā)生變化，當(dāng)轉(zhuǎn) 軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一檢測(cè)塊（8)與第二檢測(cè)塊（9)使位置檢測(cè)傳感器（10)產(chǎn)生脈沖電壓信號(hào)， 轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生2N個(gè)電壓脈沖波形，對(duì)應(yīng)2N個(gè)檢測(cè)塊在圓周上分布的位置，通過分析電 壓脈沖波形中相鄰脈沖的相位變化，得到兩半軸的相對(duì)角度變化，從而得到相應(yīng)的扭矩。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的扭矩測(cè)量方法，其特征在于： 當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，在無扭矩加載情況下，均勻分布的N個(gè)第一檢測(cè)塊與N個(gè)第二檢測(cè)塊使位 置檢測(cè)傳感器產(chǎn)生2N個(gè)時(shí)間間隔相同的電壓脈沖波形，相鄰脈沖的相對(duì)相位為零；當(dāng)加載 扭矩為T時(shí)，相鄰脈沖的相對(duì)相位變化為a ;事先標(biāo)定不同的a與T的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可從相 位變化a得到T ;為了解決N個(gè)第一檢測(cè)塊與N個(gè)第二檢測(cè)塊由于安裝制造誤差使檢測(cè)塊 周向間隔在初始狀態(tài)時(shí)不能完全均勻布置，從而帶來相角檢測(cè)誤差的問題，在相角計(jì)算中， 分別計(jì)算2N個(gè)電壓脈沖波形中相鄰2個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔^ t2，…，t2N，并將其從大到 小排序?yàn)閂，t2'，…，t 2N'，電壓脈沖波形中相鄰2個(gè)脈沖相位計(jì)算公式為：5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的扭矩測(cè)量方法，其特征在于： 上述N = 2 ; 軸旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生4個(gè)電壓脈沖波形，對(duì)應(yīng)四個(gè)檢測(cè)塊在圓周上分布的位置，通過分析 電壓脈沖波形中相鄰2個(gè)脈沖相位變化的方法可得到兩半軸相對(duì)變化的角度，進(jìn)而得到與 角度成正比的扭矩； 當(dāng)扭矩為零時(shí)，分別計(jì)算電壓脈沖波形中相鄰4個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔懷t2, t3, t4，并 將其從大到小排序?yàn)閂，t2'，t3'，t4'，電壓脈沖波形中相鄰2個(gè)脈沖相位計(jì)算公式為：當(dāng)扭矩為某個(gè)不為零的值T時(shí)，計(jì)算電壓脈沖波形中相鄰4個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔 t5, t6, t7, ts，并將其從大到小排序?yàn)閠5'，t6'，t/，V，電壓脈沖波形中相鄰2個(gè)脈沖相位計(jì) 算公式為： ?因此，當(dāng)扭矩為T時(shí)，相對(duì)扭矩為零時(shí)的兩個(gè)半軸角度變化為ai_a。;通過標(biāo)定可以得到 兩個(gè)半軸角度變化與扭矩之間的關(guān)系。6.利用權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)量裝置的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法，其特征在于： 當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，N個(gè)第一檢測(cè)塊（8)與N個(gè)第二檢測(cè)塊（9)使位置檢測(cè)傳感器（10)產(chǎn)生 2N個(gè)電壓脈沖波形，分別計(jì)算電壓脈沖波形中相鄰2N個(gè)脈沖的之間的時(shí)間間隔h，t2，~ ，t2N，轉(zhuǎn)速η的計(jì)算公式為：式中Lt2, "·，?2Ν的單位為秒。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)量裝置及扭矩測(cè)量方法與轉(zhuǎn)速測(cè)量方法，屬于動(dòng)力機(jī)械測(cè)量控制技術(shù)領(lǐng)域。它由左半軸、右半軸、檢測(cè)塊、位置檢測(cè)傳感器組成。把右半軸（7）與傳動(dòng)軸串聯(lián)，左半軸（1）和右半軸（7）通過扭簧（4）連接傳遞扭矩，左半軸（1）和右半軸（7）可相對(duì)周向運(yùn)動(dòng)，扭簧體隨傳動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞扭矩時(shí)扭簧被壓縮，使兩半軸相對(duì)角度發(fā)生變化，變化的角度與扭矩成正比；通過分析兩半軸的相對(duì)角度變化，從而得到相應(yīng)的扭矩。本發(fā)明有效解決了其他裝置測(cè)量高速旋轉(zhuǎn)軸扭矩時(shí)可靠性低、分辨率低、工作范圍窄的問題，并能兼做轉(zhuǎn)速傳感器，降低測(cè)量系統(tǒng)成本。
【IPC分類】G01L3/00
【公開號(hào)】CN105181195
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510268171
【發(fā)明人】黃向華, 曹云飛, 田彥云, 張?zhí)旌?
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月22日