[发明专利]应力－应变型转矩传感器

说明书

本发明涉及扭矩测量装置领域，尤其是直接安装在被测工件上进行扭矩测量的扭矩测量装置。

在现有技术中，除振弦式转矩仪能够直接装在轮船的传动轴上测量转矩外，其它类型的转矩传感器都是通过法兰盘串接于传动轴之间进行测量的。直接在传动轴上测量转矩的一种常用方法是在轴上粘贴应变片，通过集流环或非接触方式获得应变信号、然后根据轴的结构尺寸和材料性质算出转矩值，采用这种方法测量精度低，成本高。

随着自动化技术的发展和对节能方面要求的提高，越来越需要能直接装卡于各类传动轴上的高精度转矩测量传感器。

本发明的设计者在1988年获得的实用新型专利《装卡式扭矩传感器》(申请号：87213769)可部分地解决上述问题，但因受测量信号传输方式和结构工艺的限制而不能广泛地推广应用。

本发明的目的在于提供一种对各种类型传动轴的转矩能方便地进行实时测量并具有较高实测精度的测量装置，该装置结构简单，应用方便可靠。

本发明所说的应力变型转型转矩传感器，由前、后端盖(2)、(2′)、外壳(22)、置于外壳(22)内的左右卡盘(4)、(9)、对称位于左右卡盘(4)、(9)上的测力杆(3)、(3′)和安装于左卡盘(4)上的信号传输装置及安装于右卡盘(9)上的夹持孔(23)、(23′)两侧的调整螺钉(10)、(10′)组成，其特征是，所说的测力杆(3)、(3′)带螺纹的一端与左卡盘(4)为锥形接触，并固定在左卡盘(4)上，它们的另一端以悬臂梁的形式置于右卡盘(9)的夹持孔(23)、(23′)内，并由夹持孔两侧的调整螺钉(10)、(10′)保持接触，左右卡盘(4)、(9)紧固在被测轴(1)上。测力杆(3)、(3′)悬臂部分的截面形状为工字形。在轴转矩的检测过程中，当被测轴的转速小于800转/分时，所说的信号传输装置由安装于左卡盘(4)上的滑环(6)、碳刷(8)和碳刷架(7)组成；当被测轴的转速大于800转/分时，所说的信号传输装置为遥测组件，该遥测组件包括发射装置、接收装置、信号处理电路和信号输出装置。所说的左右卡盘与被测轴的连接形式可以是联轴节式，也可以是装卡式，在联轴节式连接形式下，左右卡盘(4)、(9)安装于测量轴(被测轴1)上，测量轴(1)的两端部开有键槽，以便于与被测轴连接；在装卡式连接形式下，在分为两个部分的左右卡盘(14)、(18)内分别设置两个半圆形卡环(19)、(21)以卡紧被测轴，左右端盖上各安装6个均布的滚轮(12)。所说的调整螺钉(10)、(10′)的端面为圆弧曲面。

本发明提供的这种转矩传感器，抗外界干扰能力强，测量精度高，结构形式多样，具有较高的频响和适于动态测量的优点，可广泛用于国防、冶金、矿山、石油钻探、汽车和大型水闸等领域，具有显著的经济效益和社会效益。

附图和实施例：

图1：本发明联轴节式转矩传感器结构图。

图2：图1的A-A剖视图。

图3：本发明装卡式转矩传感器结构图。

本发明基于这样一种原理：在被测轴上相距定长的两个位置上安装两卡盘，工件受扭时，这对卡盘产生一相对角位移，使得夹持在它们之间的弹性敏感零件产生弯曲变形，在弹性敏感零件受拉和受压的适当位置上粘贴半导体应变片，将应变转换为电阻变化，采用双桥互补回路，将信号输出。

实施例1：

图1所示为联轴节式应力-应变型转矩传感器：左、右卡盘(4)、(9)安装在测量轴(被测轴1)上，左卡盘(4)上有一对对称的锥形孔，对称锥孔中安装两个对称布置的测力杆(3)、(3′)，测力杆(3)、(3′)前端由螺母固定在左卡盘(4)上呈悬臂梁状态，测力杆(3)、(3′)的悬臂部分的截面形状为工字形，其上粘贴应变片，组成桥形电路，滑环(6)为电路提供工作电压，同时将被测信号输送出来。

测力杆(3)、(3′)的另一端由两个调整螺钉(10)、(10′)保持接触，置于右卡盘(9)的对称圆形通孔中(见图2)，调整螺钉(10)、(10′)的端面为圆弧曲面，使其与测力杆(3)、(3′)的接触部分为点接触。右卡盘(9)内孔壁上开有一轴向窄缝，其上还有一个紧固螺孔，以便于右卡盘(9)能够在测量轴(1)上作轴向和径向调整，并且可以用螺钉将右卡盘紧固在测量轴(1)上。

碳刷架(7)上的每个碳刷螺钉可以调整弹簧力的大小。当被测轴的转速大于800转/分时，可以将碳刷架取下，代之以遥测组件继续进行检测。

实施例2：

图3为装卡式应力-应变型转矩传感器。