专利名称：垂直轴微力矩标定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于用于测量力、转矩、功、机械功率或机械效率的仪表的测试以及校准技术领域，具体涉及到垂直轴微力矩标定装置。
背景技术：
垂直轴微力矩的标定是国内外微力矩测试领域处于探索阶段和亟待解决的难题，目前尚无完善的高精度标定仪器，一般采用卧式状态标定，然后在垂直状态下降低精度使用，显然这样处理是不可靠的，对国家高、精、尖项目的研究造成不可估量的损失。
经查阅国内外有关资料，目前尚未发现对垂直轴进行直接标定的仪器，美国德雷伯实验室使用垂直轴的微力矩测试仪，但未提及对标定的技术情报资料。国内本实用新型申请专利的申请人和哈尔滨工业大学联合研制了计数器摩檫力矩测试仪标定仪，测量精度为±0.003μNm，测量范围为0～0.4Nm，这种标定仪，不能满足目前航天、航空等部门提出的要求。当前，航天、航空等单位迫切要求对多种垂直轴微力矩测试仪器进行标定。
目前国内外对于微力矩垂直工作轴系的标定尚处于研究探索阶段，是微力矩测试领域的难题之一。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于为垂直轴微力矩测试仪器提供一种设计合理、灵敏度高、测量精确、操作简便、标定结果准确可靠的垂直轴微力矩标定装置。
解决上述技术问题采用的技术方案是在壳体上安装有置零器，在壳体内的底板下设置传动机构和调整底脚、上设置安装纵向调整螺杆的纵向调整导轨，纵向调整导轨上设置安装有横向调整螺杆的横向调整导轨，在横向调整导轨和底板上加工有被标仪器工作轴穿入孔，在横向调整导轨上设置抱轴支座和水准器以及上端安装有空气轴承的支撑柱，在空气轴承上设置有氮气进气管，空气轴承内设置有空气轴承转轴，在空气轴承转轴前端设置横樑和换向加荷杠杆垂直杆、后端设置通过导线与置零器相连接的力矩传感器和角度传感器，在横樑的左端设置砝码盘支承和横樑左微调螺母，砝码盘支承上设置砝码盘挂钩垫，砝码盘挂钩垫上设置下挂有砝码盘的砝码盘挂钩，在横樑的右端设置有横樑右微调螺母和配重盘挂钩垫，配重盘挂钩垫上设置下挂有配重盘的配重盘挂钩，抱轴支座上设置抱轴机构，在壳体内底板上设置加砝码机构和传动柱以及安装有与砝码盘挂钩垫搭接的推杆的基座，在底板下设置传动机构，在壳体上设置有与推杆搭接的凸轮机构。
本实用新型的传动机构为在底板上设置前支座和后支座以及与支板联接的小柱，设在前支座和后支座上转动轴的前端设置有手轮、后端用限位杆固定联接有限位套，在转动轴上手轮与限位套之间设置与圆柱齿轮啮合的前齿轮、与安装在后支座上的锥形齿轮啮合的后齿轮、传动凸轮，圆柱齿轮与传动柱上的齿条啮合，锥形齿轮与安装在支板上的大伞齿轮啮合，安装在大伞齿轮上导杆的下端与传动凸轮搭接、上端与加砝码机构连接，在大伞齿轮与底板上设复位弹簧。
本实用新型的加砝码机构为在底板上设置支座和导柱，套杆与外套装有压缩弹簧的导杆的上端联接，导杆的下端用联接件与传动机构的大伞齿轮相联，在导柱的上端设置一端与安装在支座上端的套杆联接、另一端装有砝码托盘的支杆。
本实用新型的抱轴机构为与抱轴支座联接的基座上设置有限动块，基座上设置有压条，在压条与限动块之间用双旋螺杆联接有上V形板和位于上V形板下的下V形板，传动杆的上端与抱轴手柄联接、下端与双旋螺杆的上端联接。
本实用新型的凸轮机构为在壳体上设置一端与凸轮手柄联接、另一端穿入壳体内与凸轮联接的凸轮杆，凸轮与基座上且与砝码盘挂钩垫搭接的推杆搭接。
本实用新型通过转换机构将标准砝码的重力转换为水平力作用于垂直测量轴上，解决了对垂直工作轴系进行直接标定的难题，在小量程采用了十字弹性支承作为转换机构的支承，在大量程采用了承载能力大且干扰力矩极小的气浮轴承。本实用新型具有设计合理、灵敏度高、测量精确、操作简便、标定结果准确可靠等优点，可用于航天、航空、机械等技术领域的各种垂直轴微力矩测试仪器的标定，
图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
图2是图1中传动机构1的结构示意图。
图3是图1中加砝码机构3的结构示意图。
图4是图1中抱轴机构20的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。
实施例1在图1中，本实施例的垂直轴微力矩标定装置由传动机构1、砝码盘2、加砝码机构3、砝码托盘4、凸轮手柄5、凸轮杆6、砝码盘挂钩7、凸轮8、推杆9、横樑左微调螺母10、砝码盘支承11、砝码盘挂钩垫12、横樑13、空气轴承14、空气轴承转轴15、力矩传感器16、氮气进气管17、角度传感器18、置零器19、抱轴机构20、抱轴手柄21、换向加荷杠杆垂直杆22、支撑柱23、配重盘挂钩垫24、横樑右微调螺母25、配重盘挂钩26、螺钉27、抱轴支座28、水准器29、横向调整导轨30、配重盘31、壳体32、横向调整螺杆33、纵向调整导轨34、调整底脚35、底板36、纵向调整螺杆37、被标仪器工作轴穿入孔38、基座39、传动柱40、加砝码窗盖41联接构成。
在壳体32上安装有置零器19，在壳体32内的底板36下通过螺纹联接安装有调整底脚35，调整底脚35用于调整底板36的水平，在底板36上安装有纵向调整导轨34，纵向调整导轨34上通过螺纹联接安装有纵向调整螺杆37，旋转纵向调整螺杆37，纵向调整导轨34可在底板36上前后移动，在纵向调整导轨34上表面安装有横向调整导轨30，横向调整导轨30上通过螺纹联接安装有横向调整螺杆33，旋转横向调整螺杆33，横向调整导轨30在纵向调整导轨34上左右移动。在横向调整导轨30和底板36上加工有被标仪器工作轴穿入孔38，标定时，将被标仪器工作轴安装在被标仪器工作轴穿入孔38中，在横向调整导轨30上通过螺纹紧固联接件固定联接安装有支撑柱23和抱轴支座28以及水准器29，水准器29用于本实用新型的水平调整，支撑柱23的上端安装有空气轴承14，空气轴承转轴15安装在空气轴承14内，抱轴支座28上安装有抱轴机构20，抱轴机构20用于在不工作时将空气轴承转轴15夹紧。横樑13安装在空气轴承转轴15上，空气轴承14上安装有氮气进气管17，氮气进气管17通过导管与壳体32外的氮气瓶相联通，空气轴承14内充满氮气，空气轴承转轴15悬浮在空气轴承14内的氮气中，由于本实用新型采用了这种轴承，使得本实用新型的标定精度大大提高。横樑13可绕空气轴承转轴15转动，换向加荷杠杆垂直杆22的上端与空气轴承转轴15固定联接、下端为自由端，换向加荷杠杆垂直杆22可绕空气轴承转轴15左右摆动，换向加荷杠杆垂直杆22的下端加工有小孔，小孔用于在标定时，缠绕在被标仪器工作轴上的细丝穿过此孔并通过螺钉27固定。在横樑13的左端安装有砝码盘支承11以及通过螺纹联接有横樑左微调螺母10，在砝码盘支承11上安装有砝码盘挂钩垫12，砝码盘挂钩垫12上挂有砝码盘挂钩7，在砝码盘挂钩7下挂有砝码盘2，砝码盘2上可放置砝码。在砝码盘2上放置砝码后，产生重力，在重力旋转力矩下，横樑13围绕空气轴承转轴15逆时针转动。在横樑13的右端通过螺纹联接有横樑右微调螺母25，在横樑13的右端上放置有配重盘挂钩垫24，配重盘挂钩垫24上挂有配重盘挂钩26，配重盘挂钩26下挂有配重盘31，配重盘31上可放置砝码，用于调平衡。在空气轴承转轴15的后端安装有角度传感器18和力矩传感器16，角度传感器18通过导线与力矩传感器16相连接，角度传感器18和力矩传感器16通过导线与置零器19相连接，角度传感器18将接收到空气轴承转轴15转动的角度转换成电信号进行放大后输出到力矩传感器16，使力矩传感器16在此电流控制下产生相应的平衡力矩，空气轴承转轴15向初始位置转动，使本实用新型达到静平衡。在壳体32内的底板36上安装有传动柱40以及用螺纹紧固联接件固定联接安装有基座39，传动柱40上加工有齿条，在传动柱40上用螺纹紧固联接件固定联接安装有加砝码窗盖41，加砝码窗盖41用于在加砝码后将壳体32上的加砝码窗口盖上，以防灰尘进入壳体32内影响标定检测的精度，基座39上安装有推杆9，推杆9的另一端与砝码盘挂钩垫12搭接。在壳体32的左侧安装有凸轮杆6，凸轮杆6左端用螺纹紧固联接件固定联接安装有凸轮手柄5、右端穿入壳体32内，在凸轮杆6的右端用螺纹紧固联接件固定联接安装有凸轮8，凸轮手柄5、凸轮杆6、凸轮8联接构成本实用新型的凸轮机构。凸轮8位于推杆9的正下方，不进行标定测量时，顺时针转动凸轮手柄5，凸轮8转动，凸轮8推动推杆9向上移动，推动砝码盘挂钩垫12离开砝码盘支承11。进行标定时，反时针转动凸轮手柄5，凸轮8转动，推杆9向下移动，使砝码盘挂钩垫12落在砝码盘支承11上。在地板上的左侧还安装有加砝码机构3，地板下安装有传动机构1。
在图2中，本实施例的传动机构1由后支座1-1、锥形齿轮1-2、大伞齿轮1-3、支板1-4、导杆1-5、小柱1-6、复位弹簧1-7、圆柱齿轮1-8、手轮1-9、前支座1-10、前齿轮1-11、传动凸轮1-12、后齿轮1-13、限位套1-14、限位杆1-15、转动轴1-16联接构成。前支座1-10和后支座1-1用螺纹紧固联接件固定联接在底板36上，支板1-4通过小柱1-6用螺纹紧固联接件固定联接在底板36上，安装在前支座1-10和后支座1-1上的转动轴1-16的前端用螺纹紧固联接件固定联接有手轮1-9、后端用限位杆1-15固定联接有限位套1-14，在转动轴1-16上手轮1-9与限位套1-14之间手轮1-9的一侧用螺纹紧固联接件固定联接有前齿轮1-11、限位套1-14的一侧用螺纹紧固联接件固定联接有后齿轮1-13，在转动轴1-16上前齿轮1-11与后齿轮1-13之间用螺纹紧固联接件固定联接有传动凸轮1-12，前齿轮1-11与圆柱齿轮1-8啮合，圆柱齿轮1-8与传动柱40上的齿条啮合，转动手轮1-9时，前齿轮1-11通过圆柱齿轮1-8带动传动柱40上下移动，安装在传动柱40上的加砝码窗盖41将壳体32上的加砝码窗口打开或盖上。同时，传动凸轮1-12转动。后齿轮1-13与安装在后支座1-1上的锥形齿轮1-2啮合，锥形齿轮12与安装在支板1-4上的大伞齿轮1-3啮合，安装在大伞齿轮1-3上导杆1-5的下端与传动凸轮1-12搭接、上端与加砝码机构3连接，复位弹簧1-7的一端安装在大伞齿轮1-3上、另一端用螺纹紧固联接件固定连接在底板36上，大伞齿轮1-3转动后，复位弹簧1-7可将大伞齿轮1-3恢复到原来位置。
在图3种，本实施例的加砝码机构3由支座3-1、压缩弹簧3-2、套杆3-3、支杆3-4、导柱3-5、销子3-6联接构成。支座3-1和导柱3-5用螺纹紧固联接件固定联接在底板36上，传动机构1的导杆1-5的上端用螺纹紧固联接件与套杆3-3联接，导杆1-5外套装有压缩弹簧3-2，导杆1-5用销子3-6与传动机构1的大伞齿轮1-3相联。支座3-1的上端用螺纹紧固联接件与套杆3-3的一端联接，套杆3-3的另一端与支杆3-4的一端联接，支杆3-4的另一端为有一缺口的圆环，砝码托盘4放置在支杆3-4另一端有一缺口的圆环上，支杆3-4放置在导柱3-5上，当传动机构1的传动凸轮1-12将导杆1-5顶起时，支杆3-4离开导柱3-5，大伞齿轮1-3带动支杆3-4转动，支杆3-4转到壳体32前侧的窗口上，操作者将砝码放在砝码托盘4上，复位弹簧1-7拉动大伞齿轮1-3转动，将装有砝码的砝码托盘4放置在砝码盘2上。
在图4中，本实施例的抱轴机构20由抱轴手柄20-1、传动杆20-2、限动块20-3、上V形板3-4、双旋螺杆20-5、下V形板20-6、压条20-7、安装座20-8联接构成。双旋螺杆20-5的上部为正旋螺纹、下部为反旋螺纹，上V形板3-4与双旋螺杆20-5通过正旋螺纹联接，下V形板20-6与双旋螺杆20-5通过反旋螺纹联接，上V形板3-4和下V形板20-6用于将空气轴承转轴15夹紧，安装座20-8用螺纹紧固联接件与抱轴支座28联接，安装座20-8的上端用螺纹紧固联接件与限动块20-3联接，安装座20-8上放置有压条20-7，将上V形板3-4和下V形板20-6安装在压条20-7与限动块20-3之间，双旋螺杆20-5的上端穿出限动块20-3通过螺纹与传动杆20-2的下端联接，传动杆20-2的上端通过螺纹与抱轴手柄20-1联接。顺时针转动抱轴手柄20-1，上V形板3-4向下运动、下V形板20-6向上运动，上V形板3-4和下V形板20-6将空气轴承转轴15夹紧，逆时针转动抱轴手柄20-1，上V形板3-4向上运动、下V形板20-6向下运动，上V形板3-4和下V形板20-6使空气轴承转轴15松开。
权利要求1.一种垂直轴微力矩标定装置，其特征在于在壳体[32]上安装有置零器[19]，在壳体[32]内的底板[36]下设置传动机构[1]和调整底脚[35]、上设置安装纵向调整螺杆[37]的纵向调整导轨[34]，纵向调整导轨[34]上设置安装有横向调整螺杆[33]的横向调整导轨[30]，在横向调整导轨[30]和底板[36]上加工有被标仪器工作轴穿入孔[38]，在横向调整导轨[30]上设置抱轴支座[28]和水准器[29]以及上端安装有空气轴承[14]的支撑柱[23]，在空气轴承[14]上设置有氮气进气管[17]，空气轴承[14]内设置有空气轴承转轴[15]，在空气轴承转轴[15]前端设置横樑[13]和换向加荷杠杆垂直杆[22]、后端设置通过导线与置零器[19]相连接的力矩传感器[16]和角度传感器[18]，在横樑[13]的左端设置砝码盘支承[11]和横樑左微调螺母[10]，砝码盘支承[11]上设置砝码盘挂钩垫[12]，砝码盘挂钩垫[12]上设置下挂有砝码盘[2]的砝码盘挂钩[7]，在横樑[13]的右端设置有横樑右微调螺母[25]和配重盘挂钩垫[24]，配重盘挂钩垫[24]上设置下挂有配重盘[31]的配重盘挂钩[26]，抱轴支座[28]上设置抱轴机构[20]，在壳体[32]内底板[36]上设置加砝码机构[3]和传动柱[40]以及安装有与砝码盘挂钩垫[12]搭接的推杆[9]的基座[39]，在壳体[32]上设置有与推杆[9]搭接的凸轮机构。
2.按照权利要求1所述的垂直轴微力矩标定装置，其特征在于所说的传动机构[1]为在底板[36]上设置前支座[1-10]和后支座[1-1以及与支板[1-4]联接的小柱[1-6]，设在前支座[1-10]和后支座[1-1]上转动轴[1-16]的前端设置有手轮[1-9]、后端用限位杆[1-15]固定联接有限位套[1-14]，在转动轴[1-16]上手轮[1-9]与限位套[1-14]之间设置与圆柱齿轮[1-8]啮合的前齿轮[1-1]、与安装在后支座[1-1]上的锥形齿轮[1-2]啮合的后齿轮[1-13]、传动凸轮[1-12]，圆柱齿轮[1-8]与传动柱[40]上的齿条啮合，锥形齿轮[1-2]与安装在支板[1-4]上的大伞齿轮[1-3]啮合，安装在大伞齿轮[1-3]上导杆[1-5]的下端与传动凸轮[1-12]搭接、上端与加砝码机构[3]连接，在大伞齿轮[1-3]与底板[36]上设复位弹簧[1-7]。
3.按照权利要求1所述的垂直轴微力矩标定装置，其特征在于所说的加砝码机构[3]为在底板[36]上设置支座[3-1]和导柱[3-5]，套杆[3-3]与外套装有压缩弹簧[3-2]的导杆[1-5]的上端联接，导杆[1-5]的下端用联接件与传动机构的大伞齿轮[1-3]相联，在导柱[3-5]的上端设置一端与安装在支座[3-1]上端的套杆[3-3]联接、另一端装有砝码托盘[4]的支杆[3-4]。
4.按照权利要求1所述的垂直轴微力矩标定装置，其特征在于所说的抱轴机构[20]为与抱轴支座[28]联接的基座[39]上设置有限动块[20-3]，基座[39]上设置有压条[20-7]，在压条[20-7]与限动块[20-3]之间用双旋螺杆[20-5]联接有上V形板[3-4]和位于上V形板[3-4]下的下V形板[20-6]，传动杆[20-2]的上端与抱轴手柄[20-1]联接、下端与双旋螺杆[20-5]的上端联接。
5.按照权利要求1所述的垂直轴微力矩标定装置，其特征在于所说的凸轮机构为在壳体[32]上设置一端与凸轮手柄[5]联接、另一端穿入壳体[32]内与凸轮[8]联接的凸轮杆[6]，凸轮[8]与基座[39]上且与砝码盘挂钩垫[12]搭接的推杆[9]搭接。
专利摘要一种垂直轴微力矩标定装置，在壳体上设置零器、凸轮机构，壳体内底板下设传动机构、调整底脚，底板上设加砝码机构、传动柱、装有与砝码盘挂钩垫搭接的推杆的基座、纵向调整导轨，纵向调整导轨上设横向调整导轨，横向调整导轨和底板上加工有被标仪器工作轴穿入孔，在横向调整导轨上设抱轴支座、水准器、上端安装有空气轴承的支撑柱，在空气轴承上设氮气进气管、内设空气轴承转轴，空气轴承转轴前端设横梁和换向加荷杠杆垂直杆、后端设力矩传感器和角度传感器，横梁的左端设装有砝码盘挂钩垫的砝码盘支承、右端设配重盘挂钩垫，砝码盘挂钩垫上设下挂有砝码盘的砝码盘挂钩，配重盘挂钩垫上设下挂有配重盘的配重盘挂钩，抱轴支座上设抱轴机构。
文档编号G01L25/00GK2924505SQ200620078890
公开日2007年7月18日 申请日期2006年4月28日 优先权日2006年4月28日
发明者王民学, 洪沅芷, 施乐平, 宋建国, 钱存济 申请人:陕西省计量科学研究院