[发明专利]四柱体扭矩传感器

说明书

本发明涉及一种四柱体扭矩传感器，主要弹性体组成；所述弹性体为整体四柱式弹性体，有四根应变柱对称等距布置；在每个应变柱的应变区对称粘贴应变片；单个柱体上粘贴的应变片进行串联，然后四个应变柱构成惠斯通桥式电路；找出惠斯通桥式电路中电阻温度系数小的桥臂，并在其中串入一个零点温度补偿电阻R_T。本发明优化弹性体结构设计，采用整体四柱式结构的弹性体，从而减小传感器整体尺寸，同时提升了传感器的灵敏度。抗偏载能力强、体积小，适用于在狭小空间条件下的扭矩测试，以及狭小空间条件下的扭矩、转矩的原位校准，从而避免了传感器拆卸后校准，只能保证传感器精度，无法确定系统精度的弊端。

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种四柱体扭矩传感器。

背景技术

扭矩、转矩传感器在航天、航空、车辆和船舶等各行业均有广泛的应用。目前，传动部件试验台多采用转矩传感器，且转矩是一项主要参数。现采用的扭矩、转矩传感器弹性体均为单柱体，并且大部分机构采用的转矩转速传感器以及扭矩传感器均是采用的单柱体结构，存在抗扭能力不强和结构尺寸大的缺点，传统扭矩传感器弹性体的长度尺寸为(400～500)mm，在狭小空间内使用条件比较局限，不能实现现有试验台的转矩转速传感器的原位校准；而转矩转速传感器拆卸后送实验室校准只能确保传感器本身的精度，无法保证试验台系统转矩的精度是否满足系统精度。

发明内容

本发明提供一种四柱体扭矩传感器，要解决的技术问题是：解决狭小空间条件下的大扭矩、转矩的原位校准问题，确保系统扭矩、转矩的精度符合使用要求。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种四柱体扭矩传感器，其特征在于：主要弹性体组成；所述弹性体为整体四柱式弹性体，有四根应变柱对称等距布置；在每个应变柱的应变区对称粘贴应变片；单个柱体上粘贴的应变片进行串联，然后四个应变柱构成惠斯通桥式电路；找出惠斯通桥式电路中电阻温度系数小的桥臂，并在其中串入一个零点温度补偿电阻R_T。

有益效果：本发明优化弹性体结构设计，采用整体四柱式结构的弹性体，从而减小传感器整体尺寸，同时提升了传感器的灵敏度。抗偏载能力强、体积小，适用于在狭小空间条件下的扭矩测试，以及狭小空间条件下的扭矩、转矩的原位校准，从而避免了传感器拆卸后校准，只能保证传感器精度，无法确定系统精度的弊端。

附图说明

图1为现有单柱体扭矩传感器剖面图；

图2为整体四柱式弹性体外形结构示意图。

图3为本发明三维示意图。

图4为零点漂移补偿电路。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提出的一种四柱体扭矩传感器，主要由连接头、弹性体和外部防护装置组成；连接头分别固定在弹性体两端，与弹性体采用整体下料、整体加工；外部防护装置与弹性体上下端面进行焊接，对弹性体进行密封、防护。弹性体为整体四柱式弹性体，由圆柱加工成四杆式，形成四根应变柱对称等距布置的形式；四根应变柱均匀、对称分布，根据传感器的量程调整应变柱的尺寸、距离，从而使弹性体有适中的抗弯截面距，不会因应变柱的分布影响整体传感器的技术指标；

弹性体材料为高弹合金，其屈服强度达到835MPa。

弹性体材料的疲劳强度：最大应变值在0～2000微应变脉动循环时，循环次数大于107而不发生疲劳破坏。

弹性体材料采用40CrNiMoA，具有屈服极限高、弹性模量的温度系数小、线膨胀系数小、弹性模量接近于常数、材料的弹性滞后小、加工方便和加工后的残余应力小的特点。