[发明专利]一种1000Nm动态扭矩加载与校准系统

权利要求书

1.一种1000Nm动态扭矩加载与校准系统，其特征是横向安置，从左至右包括依次连接的激励电机、扭矩传感器、第一转动惯量模块、气浮轴、第二转动惯量模块、自准直光管；还包括同步数据采集卡、控制器、驱动器、显示器；扭矩传感器用于测量轴系负载运动的动态扭矩值，第一光栅安装在第一转动惯量模块与气浮轴之间，套在气浮轴上；第二光栅安装在气浮轴与第二转动惯量模块之间，也套在气浮轴上；第三光栅安装在激励电机的左端部，用来反馈电机的运动位置和速度，控制电机稳定运行；4个激光测距仪和自准直光管都固定在底座上；第一激光测距仪、第二激光测距仪呈900角布置，用于实时检测第一转动惯量模块轴系运动的的偏心情况；第三激光测距仪、第四激光测距仪呈900角布置，用于实时检测第二转动惯量模块轴系运动的的偏心情况；自准值光管镜头对准气浮轴的右端部，用来测量气浮轴的轴线偏移情况；同步数据采集卡采集扭矩传感器、三个光栅、四个激光测距仪以及自准直光管测量的数据，并将数据传送给控制器，控制器控制驱动器输出设定的电流，驱动激励电机进行工作；显示器与控制器相连，显示测量到的运行数据。

2.如权利要求1所述的一种1000Nm动态扭矩加载与校准系统，其特征是还包括动力电源、第一空气开关、第二空气开关、变压器、断路器、交流接触器、第一滤波器、第二滤波器；所述动力电源为380V交流电，控制器的工作电压为220V交流电源，所述动力电源由第一空气开关控制，依次经过变压器、断路器、交流接触器、第二滤波器，到达驱动器，通过控制器控制驱动器输出设定的电流，经过第一滤波器，驱动激励电机进行工作；控制器通过第二空气开关来控制。

3.如权利要求1所述的一种1000Nm动态扭矩加载与校准系统，其特征是气浮轴上还安装有压力传感器及报警器，用于实时监测气浮轴承中的气体压力状态；当压力传感器测得的气体压力低于设定数值时，报警器报警并给控制器发出停机指令，控制器接收到此停机指令后，控制电机停止转动。

4.如权利要求1所述的一种1000Nm动态扭矩加载与校准系统，其特征是动态扭矩计算公式如下：

公式(1)中，T为动态扭矩，I₀为轴系负载部分转动惯量，不包括第一转动惯量模块和第二转动惯量模块，I₁为第一转动惯量模块和第二转动惯量模块的转动惯量之和，为轴系负载角加速度；负载部分的转动惯量I₀可以预先通过扭摆法来获得，进行动态扭矩T测量时不再改变，为已知量；第一转动惯量模块和第二转动惯量模块的质量和尺寸为预先计算加工而成，为已知量，即I₁为已知量；轴系旋转时，通过第一光栅和第二光栅测得的轴系运动的实时角度数据，对测得的角度数据进行修正，修正时先对测量数据进行滤波，再以光栅测量数据为基础，激光测距仪和自准值光管的测量数据作为纠偏量加到光栅测量到的角度数据中，以减小角度测量的误差；然后进行二次微分，获得轴系负载的角加速度通过公式(1)，计算得到动态扭矩值；同时，扭矩传感器也测得一组轴系负载运动的动态扭矩值，以通过公式(1)计算得到的扭矩为准，通过控制器比较上面公式的计算结果与扭矩传感器的测量结果，实现对扭矩传感器的校准。

5.如权利要求1所述的一种1000Nm动态扭矩加载与校准系统，其特征是所述显示器显示的运行数据包括：最终修正后的角度测量数据、转动惯量数据I₀和I₁，计算得到的动态扭矩值T，以及和扭矩传感器比较的结果数据。

6.如上述任意一项权利要求所述的一种1000Nm动态扭矩加载与校准系统，其特征是同步数据采集卡同时采集3个光栅、4个激光测距仪和自准直光管的测量数据，激光测距仪和自准值光管的测量数据用于实时修正第一光栅和第二光栅测得的角度数据，修正时以光栅测量数据为基础，激光测距仪和自准值光管的测量数据作为纠偏量加到光栅测量到的角度数据中，用修正后的角度数据二次微分得到气浮轴运动的角加速度值利用公式(1)计算动态扭矩。