[实用新型]扭矩传感器标定装置

说明书

技术领域

本发明涉及扭矩传感器测试领域，具体是一种30kNm以上的扭矩的传感器标定装置。

背景技术

目前，国内对扭矩计的标定均在小量程的范围内，对于30kNm以上的扭矩传感器标定没有一所计量标定单位能进行标定。国外虽然有超过30kNm以上的扭矩传感器标定的标定台。其标定以上的扭矩传感器是采用力臂上加砝码的方式进行校验，其操作繁琐、标定台体积庞大且结构复杂。

为了解决扭矩传感器的标定问题，发明扭矩传感器标定装置。检索国内外的相关信息，没有发现与本发明结构接近的专利文献、学术论文和学位论文数据库。本人在此之前未有通过申请专利和公开发表论文公开的相关研究。由于国内不能标定大扭矩计，而到国外进行标定周期长和费用高问题。本标定装置采用高精度的载荷传感器加定长力臂的方式进行力矩标定。在保证标定要求精度的基础上，其操作方便简化、体积小且结构简单、标定快捷和标定费用低。

发明内容

为克服国内现有无30kNm以上的扭矩传感器标定的标定台问题，本发明提出了一种扭矩传感器标定装置。

本发明包括载荷传感器、上测量力臂、下测量力臂、加载载荷油缸和压力调节控制泵。其中，所述载荷传感器固定在上测量力臂测量端的下表面，所述加载载荷油缸固定在下测量力臂的上表面；在所述载荷传感器与加载载荷油缸之间安放有定心珠，用于实现载荷传感器与加载载荷油缸的自动调心。

所述压力调节控制泵通过油管与加载油缸的输油端连通。

本发明中，通过液压加载油缸垂直向上施加一个标准力F，该标准力F作用在上测量力臂2和下测量力臂4分别作用在A、B距离扭矩传感器中心均为L的加载点上，通过上测量力臂2和下测量力臂4给扭力传感器3施加一个顺时针方向由标准传感器施加的扭矩M’＝F×L，扭矩传感器产生一个逆时针反扭矩M。达到平衡后则有M＝M’。其原理如下：

M＝F×L 单位:Nm(1)

如果L＝1米，则：

M＝F×1 单位:Nm(2)

本发明中，通过计算机上的数据采集卡分别采集扭矩传感器扭矩M和载荷传感器力F，以及施力点到扭矩传感器中心点的水平距离，即测量力臂长度L，通过程序计算标准传感器施加给扭矩传感器的标准扭矩为F×L。最终将测量的扭矩传感器扭矩M、标准传感器F和测量力臂长度L屏幕显示并记录。

通过以上的原理可以得出，被测扭矩传感器的扭矩M等于载荷传感器测得力F与测量力臂长度L乘积。由于扭矩传感器与测力臂是直接连接没有滑动或移动，载荷传感器与测力臂是定位连接没有窜动或移动，故载荷力的传递是直接传递，传递过程中没有载荷力的损失。因此，影响扭矩传感器的校验精度取决于三个方面。其一，是载荷传感器的测量精度；其二，是测量力臂长度L的误差；其三，施加载荷力不垂直于施力点平面。考虑误差，因数公式(1)可写成下式

M＝[(F+△F)×COSβ]×(L+△L)单位:Nm(3)

式中：△F传感器测量精度带来的误差。

β：表示施加的载荷力与力臂长度L之间的夹角。

△L：是测量力臂加工时带来的加工误差。

由公式(3)得：

M＝F×L×COSβ+(△F×L+F×△L)×COSβ单位:Nm(4)

如果误差△F＝F×0.1％、β≤1°、△L≤1毫米＝0.001米，取L＝1米。

则：COSβ＝0.99985＝1-0.015％

由公式(4)可写成

M≈F×(1+0.00185)

＝F+F×0.00185

＝F+F×0.185％单位:Nm(5)

公式(5)与理想公式(2)比较，公式(5)的F×0.185％部分则是由于传感器和装置的偏差所带来扭矩传感器标定装置总体偏差。

从计算中得知影响测量误差的主要因数是载荷传感器的精度和测量力臂长度的偏差，提高载荷传感器的精度和减小测量力臂长度的偏差可以大幅度减小扭矩传感器标定装置总体的偏差。从而提高扭矩传感器标定装置校验精度。综上分析看，扭矩传感器标定装置完全可以用于扭矩大于30kNm的扭矩传感器的计量标定。

用此工装进行100kNm扭矩计的标定，按图示安装，用油缸对标准力传感器施加力，从扭矩计读出频率，其校验数据数据如下。扭矩计的输入扭矩范围0-100kNm对应于输出频率范围为0-5kHz。因此有以下关系式

被测量的扭矩值＝被测扭矩计的满度值×测量的频率/扭矩计满度频率

所以：被测量的扭矩值＝测量的频率×100/5