[实用新型]高精度应变式扭矩传感器

说明书

本实用新型涉及一种测量静止轴或旋转轴受扭转时产生的应力和转角等性能的高精度应变式扭矩传感器，它适用于各种机械设备的输出轴扭矩的测量。

目前，对于各种机械设备的输出轴扭矩的测量，常采用扭矩传感器。一般的扭矩传感器包括弹性旋转轴和集流器等部分。当旋转轴受到扭矩作用时，贴在旋转轴上的应变计产生变形，电桥失去平衡，有微弱电压信号输出，经过集流器将输出信号从旋转轴转换到固定的测量仪器或应变仪上。现有集流器分为接触式和非接触式两类。非接触式集流器主要有感应集流器和频率式集流器。接触式集流器主要有拉线式、炭刷式、水银槽式等几种，因其结构较简单，故目前应用较多。但是，接触式集流器最大的问题是其固定部分和旋转部分之间存在的接触电阻，该接触电阻不是恒定的，而是随着温度、接触压力等的变化，在较大的范围内变化。因此，接触电阻变化的信号势必和测量信号混在一起，给测量带来很大的误差，影响测量精度。

本实用新型的目的是提供一种高精度应变式扭矩传感器，它结构简单，使用方便，制造成本低，可显著提高扭矩测量的精度。

本实用新型的目的是这样实现的：该装置包括带有应变计的弹性旋转轴和炭刷式集流器及其信号输出装置，其中固装在弹性旋转轴上的应变计输出端通过电压—电流转换器与集流器输出端相接。

由于本实用新型从根本上改变了传统的扭矩传感器信号输出方法，将应变计输出端与集流器输出端之间串接一个可在额定扭矩范围内输出标准信号的电压—电流转换器，采用直流电流输出，与集流器的接触电阻无关，所以可有效消除现有集流器固定部分和旋转部分之间存在的不恒定接触电阻，随着温度、接触压力变化而变化、给扭矩测量带来的误差，显著提高扭矩测量的精度。因该装置结构简单，使用方便，制造成本低，故很容易推广应用。

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型一种具体结构示意图。

图2是图1沿A-A线的剖视图。

根据图1-2详细说明本实用新型的具体结构。该装置是在现有扭矩传感器的弹性旋转轴和接触式集流器的结构基础上改进的。它包括弹性旋转轴5及固装其上的绝缘套15、隔离环8、铜导套9、电压—电流转换器7、粘贴在轴圆周对称位置的两片应变计4、带有固定外环2和输出插座17的支座1、组装在绝缘架14内的炭刷10等件。其中弹性旋转轴5利用轴承6、带有密封垫16的压盖3组装在固定外环2上。炭刷10利用压力弹簧11、调节螺检12与铜导套9接触。炭刷10与铜导套9之间的压力通过调节螺栓12调整。在绝缘架14上部安装有防护罩13。弹性旋转轴5上的两个应变计4输出端通过电压—电流转换器7与集流器输出端17相接，使应变计4输出的电压信号经电压—电流转换器7变为4-20mA的标准直流电流信号输出，再经集流器的铜导套9、炭刷10、压力弹簧11、调节螺检12、输出端的插座17，将输出信号从旋转轴转换到测量仪器仪表上，采用二线制输出，即可测得精确的扭矩。该电压—电流转换器7的输出采用标准力矩进行标定，使应变计4在全量程范围内产生的电压信号与信号输出端的标准电流信号相对应，即在额定扭矩为零时，输出电流为4mA，达到额定扭矩时，输出电流为20mA。其电流输出与集流器的接触电阻无关。从而实现了被测轴扭矩或应力、转角的高精度测量。

使用时，将该装置的弹性旋转轴5联接到被测轴上。当被测轴旋转带动弹性旋转轴5受扭矩作用时，对称粘贴在其上的应变计4产生变形，其产生的电压信号输出后先进入电压—电流转换器7，经转换后变为4-20mA的标准直流电流信号输出，再经铜导套9、炭刷10、压力弹簧11、可作为接线柱的调节螺栓12、插座17等件输出，输出信号最后由与插座相接的测量仪器或仪表显示，即可得到被测轴的扭矩或扭转角。