專利名稱：非插入式軸扭矩測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量裝置，尤其是涉及一種非插入式軸扭矩測量裝置。
背景技術(shù)：
目前，傳動軸扭矩的測量主要采用測功電機(jī)或數(shù)字式扭矩測量儀來測量，在進(jìn)行測量時，這兩種測量裝置都需要裝入被測試的系統(tǒng)中，也就是說要將傳動軸與測功電機(jī)或數(shù)字式扭矩測量儀連接，安裝、測量的過程非常繁瑣，對安裝的精度要求也較高，否則會影響測量的結(jié)果，并且這兩種方法適合在試驗室條件下對傳動軸扭矩進(jìn)行測試，無法對實際運(yùn)行設(shè)備的傳動軸的扭矩進(jìn)行實時監(jiān)測。目前國外有測試儀器公司研制出測量軸扭矩的非插入式測量裝置，其通
過由4個電阻應(yīng)變片組成的應(yīng)變花測量因扭矩作用而在軸表面產(chǎn)生的剪應(yīng)變，根據(jù)軸的半徑、剪應(yīng)變、軸的剪切模量等參數(shù)計算得到扭矩。該裝置實現(xiàn)了扭矩的非插入式測量，但存在下列問題1.應(yīng)變片直接安裝在軸表面，如果軸的剪應(yīng)變較小，則對應(yīng)變片的靈敏度要求較高，而且應(yīng)變片只能使用一次，而每次測量需要使用一個由4個應(yīng)變片組成的應(yīng)變花，測量的成本較高。2.裝
置采用電池供電和信號無線傳輸，但電池和信號無線發(fā)射器等都需要固定在軸
上，必然引起質(zhì)量偏心，對測量的精確度造成影響。

發(fā)明內(nèi)容
本申請人針對上述的問題，進(jìn)行了研究改進(jìn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、測量精度高的非插入式軸扭矩測量裝置，在不改變被測軸的安裝狀態(tài)下，可測量軸的扭矩。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種非插入式軸扭矩測量裝置，包括
兩個主測量臂及兩個輔助測量臂，由絕緣材料制成，呈半圓環(huán)形，主測量臂及輔助測量臂的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有占圓周四分之一的內(nèi)緣，外側(cè)設(shè)有外緣，外緣的外表面為圓錐面，外緣由多個縱向槽等分成齒形，主測量臂及輔助測量臂的外表面上設(shè)有周向凹槽，使用狀態(tài)時，兩個主測量臂內(nèi)側(cè)的內(nèi)緣對接并卡套在被測軸的一側(cè)，兩個輔助測量臂內(nèi)側(cè)的內(nèi)緣對接并卡套在被測軸的另一側(cè)，主
測量臂帶內(nèi)緣側(cè)端面與輔助測量臂帶內(nèi)緣側(cè)端面接觸；
兩個主導(dǎo)電環(huán)及兩個輔助導(dǎo)電環(huán)，呈半圓環(huán)形，兩端設(shè)有折邊，分別嵌裝在主測量臂及輔助測量臂的外表面上的凹槽中，折邊卡在主測量臂及輔助測量臂之間的接縫中；
四個壓環(huán)，呈半圓環(huán)形，內(nèi)表面為圓錐面，壓環(huán)兩兩組合分別套裝在所述主測量臂及輔助測量臂的外緣上，兩個壓環(huán)間的接縫與主測量臂和輔助測量臂間的接縫相互交錯設(shè)置，壓環(huán)通過軸向螺釘分別與主測量臂及輔助測量臂連接并使主測量臂及輔助測量臂壓緊在被測軸上；
測量片，呈薄片狀，兩端粘貼在兩個主測量臂內(nèi)側(cè)的內(nèi)緣對接處的外表面
上；
應(yīng)變片，粘貼在測量片上，其導(dǎo)線分別連接主導(dǎo)電環(huán)。進(jìn)一步的
所述主導(dǎo)電環(huán)及輔助導(dǎo)電環(huán)的一側(cè)分別設(shè)有接線條。
所述應(yīng)變片為電阻應(yīng)變片。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于
本發(fā)明公開的一種非插入式軸扭矩測量裝置，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，各組件的半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，無需拆開被測軸的安裝結(jié)構(gòu)，即可實現(xiàn)軸扭矩的非插入式測量而不改變被測系統(tǒng)的安裝狀態(tài)，對被測系統(tǒng)的力傳遞、振動噪聲等機(jī)械性能的影響較小，提高測量的精確度；本發(fā)明的組件安裝后結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量較小，并且環(huán)形對稱結(jié)構(gòu)使對被測軸的質(zhì)量偏心影響較小，同樣可提高測量的精確度；應(yīng)變片貼裝在測量片上測量，只需一只電阻應(yīng)變片即可實現(xiàn)測量，并可多次重復(fù)使用，降低測試的成本；采用主導(dǎo)電環(huán)及輔助導(dǎo)電環(huán)構(gòu)成導(dǎo)電回路的結(jié)構(gòu)，可通過碳刷為應(yīng)變片供電及采集數(shù)據(jù)，測試系統(tǒng)的供電、信號傳輸線路等輔助設(shè)備不需安裝在被測軸上，簡化了測試系統(tǒng)得供電、信號傳輸線路等輔助設(shè)備，提高了測量的可靠性。


圖1為本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的中心剖視圖。
圖3為圖2的A處放大圖。圖4為主測量臂的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為輔助測量臂的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為主導(dǎo)電環(huán)的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為輔助導(dǎo)電環(huán)的三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為壓環(huán)的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1至8所示，本發(fā)明包括兩個主測量臂1及兩個輔助測量臂2，它們由絕緣材料制成，如工程塑料或尼龍，主測量臂1及輔助測量臂2呈半圓環(huán)形，主測量臂1內(nèi)側(cè)設(shè)有占圓周四分之一的內(nèi)緣101，輔助測量臂2的內(nèi)側(cè)設(shè)有占圓周四分之一的內(nèi)緣201，主測量臂1及輔助測量臂2外側(cè)設(shè)有外緣3，外緣3的外表面為圓錐面，外緣3由多個縱向槽301等分成齒形。使用狀態(tài)時，兩個主測量臂1內(nèi)側(cè)的內(nèi)緣101對接并卡套在被測軸12的一側(cè)，兩個輔助測量臂2內(nèi)側(cè)的內(nèi)緣201對接并卡套在被測軸12的另一側(cè)，主測量臂1帶內(nèi)緣101側(cè)端面與輔助測量臂2帶內(nèi)緣201側(cè)端面接觸(即主測量臂1的寬端與輔助測量臂2的寬端接觸)，主測量臂1及輔助測量臂2的外表面上設(shè)有圓周方向凹槽4。兩個主導(dǎo)電環(huán)5及兩個輔助導(dǎo)電環(huán)6由導(dǎo)電金屬材料制成，主導(dǎo)電環(huán)5及輔助導(dǎo)電環(huán)6呈半圓環(huán)形，兩端設(shè)有折邊7，兩個主導(dǎo)電環(huán)5嵌裝在主測量臂1外表面上的周向凹槽4中，兩個輔助導(dǎo)電環(huán)6嵌裝在輔助測量臂2的外表面上的周向凹槽4中，折邊7卡在主測量臂1及輔助測量臂2的接縫102內(nèi)，使兩對主導(dǎo)電環(huán)5及輔助導(dǎo)電環(huán)6分別構(gòu)成兩個導(dǎo)電回路。四個壓環(huán)8呈半圓環(huán)形，內(nèi)表面為圓錐面，壓環(huán)8兩兩組合分別套裝在主測量臂1及輔助測量臂2的外緣3上，兩個壓環(huán)8之間的接縫801與主測量臂1和輔助測量臂2之間的接縫102相互交錯設(shè)置，壓環(huán)8上設(shè)有軸向的螺釘孔，壓環(huán)8通過多個軸向螺釘9分別與主測量臂1及輔助測量臂2連接，這樣，主測量臂1及輔助測量臂2通過帶有圓錐面的外緣3及帶有圓錐面的壓環(huán)8的作用下抱緊在被測軸12上。測量片10呈薄片狀，兩端粘貼在兩個主測量臂1內(nèi)側(cè)的內(nèi)緣101對接處的外表面上，通常測量片10可選擇剛度較小的材料，應(yīng)變片11粘貼在測量片10上，應(yīng)變片11的導(dǎo)線分別連接由主導(dǎo)電環(huán)5及輔助導(dǎo)電環(huán)6構(gòu)成的兩個導(dǎo)電回路，在本實施例中，主導(dǎo)電環(huán)5的一側(cè)設(shè)有接線條501，輔助導(dǎo)電環(huán)6的一側(cè)設(shè)有接線條601，應(yīng)變片ll的導(dǎo)線可分別連接接線條501或接線條601，應(yīng)變片ll為電阻應(yīng)變片。
在對被測軸12進(jìn)行扭矩測量時，不需對被測軸12進(jìn)行拆卸，直接將兩個主測量臂1、兩個輔助測量臂2、兩個主導(dǎo)電環(huán)5、兩個輔助導(dǎo)電環(huán)6及四個壓環(huán)8按圖1、 2、 3所示安裝在被測軸12上，將測量片10兩端粘貼在兩個主測量臂1內(nèi)側(cè)的內(nèi)緣101對接處的外表面，并在測量片10上粘貼應(yīng)變片11，應(yīng)變片11的導(dǎo)線分別連接由主導(dǎo)電環(huán)5與輔助導(dǎo)電環(huán)6構(gòu)成的兩個導(dǎo)電回路。將與應(yīng)變測量系統(tǒng)連接的碳刷緊靠到兩個導(dǎo)電回路上為應(yīng)變片11供電和進(jìn)行信號采集，為保證接觸良好，也可使用多個碳刷組并聯(lián)的方式。由于兩個主測量臂1由兩側(cè)的壓環(huán)8固定在被測量軸12上兩個間距為L橫截面之間，在被測量軸12扭轉(zhuǎn)時，兩個主測量臂1固定橫截面之間的扭轉(zhuǎn)變形傳遞到兩個主測量臂1上，兩個主測量臂1發(fā)生微小的相對移動，使安裝在兩個主測量臂l的內(nèi)緣101對接處的測量片10產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變測量系統(tǒng)通過碳刷采集應(yīng)變片11的應(yīng)變數(shù)據(jù)，通過該應(yīng)變數(shù)據(jù)、兩個主測量臂1固定橫截面之間的間距L及被測量軸12的半徑可換算出被測量軸12的實際扭矩(該計算方法為現(xiàn)有技術(shù))。
權(quán)利要求
1.一種非插入式軸扭矩測量裝置，其特征在于包括兩個主測量臂及兩個輔助測量臂，由絕緣材料制成，呈半圓環(huán)形，主測量臂及輔助測量臂的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有占圓周四分之一的內(nèi)緣，外側(cè)設(shè)有外緣，外緣的外表面為圓錐面，外緣由多個縱向槽等分成齒形，主測量臂及輔助測量臂的外表面上設(shè)有周向凹槽，使用狀態(tài)時，兩個主測量臂內(nèi)側(cè)的內(nèi)緣對接并卡套在被測軸的一側(cè)，兩個輔助測量臂內(nèi)側(cè)的內(nèi)緣對接并卡套在被測軸的另一側(cè)，主測量臂帶內(nèi)緣側(cè)端面與輔助測量臂帶內(nèi)緣側(cè)端面接觸；兩個主導(dǎo)電環(huán)及兩個輔助導(dǎo)電環(huán)，呈半圓環(huán)形，兩端設(shè)有折邊，分別嵌裝在主測量臂及輔助測量臂的外表面上的凹槽中，折邊卡在主測量臂及輔助測量臂之間的接縫中；四個壓環(huán)，呈半圓環(huán)形，內(nèi)表面為圓錐面，壓環(huán)兩兩組合分別套裝在所述主測量臂及輔助測量臂的外緣上，兩個壓環(huán)間的接縫與主測量臂和輔助測量臂間的接縫相互交錯設(shè)置，壓環(huán)通過軸向螺釘分別與主測量臂及輔助測量臂連接并使主測量臂及輔助測量臂壓緊在被測軸上；測量片，呈薄片狀，兩端粘貼在兩個主測量臂內(nèi)側(cè)的內(nèi)緣對接處的外表面上；應(yīng)變片，粘貼在測量片上，其導(dǎo)線分別連接主導(dǎo)電環(huán)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的非插入式軸扭矩測量裝置，其特征在于所述 主導(dǎo)電環(huán)及輔助導(dǎo)電環(huán)的一側(cè)分別設(shè)有接線條。
3. 按照權(quán)利要求1所述的非插入式軸扭矩測量裝置，其特征在于所述 應(yīng)變片為電阻應(yīng)變片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非插入式軸扭矩測量裝置，由呈半圓環(huán)形的兩個主測量臂、兩個輔助測量臂、兩個主導(dǎo)電環(huán)、兩個輔助導(dǎo)電環(huán)、四個壓環(huán)組合構(gòu)成，測量片兩端粘貼在兩個主測量臂內(nèi)側(cè)的內(nèi)緣對接處的外表面上，應(yīng)變片粘貼在測量片上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，各組件的半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，無需拆開被測軸的安裝結(jié)構(gòu)，即可實現(xiàn)軸扭矩的非插入式測量而不改變被測系統(tǒng)的安裝狀態(tài)，提高測量的精確度；本發(fā)明的組件安裝后結(jié)構(gòu)緊湊，環(huán)形對稱結(jié)構(gòu)使對被測軸的質(zhì)量偏心影響較小，同樣可提高測量的精確度；應(yīng)變片貼裝在測量片上測量，只需一只電阻應(yīng)變片即可實現(xiàn)測量，并可多次重復(fù)使用，降低測試的成本。
文檔編號G01L3/04GK101639392SQ20091018411
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者吳文偉, 尹志勇, 忠 朱, 王鎖泉, 謝基榕, 榮 鐘 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七〇二研究所