一种转轴动态扭矩测试方法与流程

本发明涉及一种扭矩测试方法，特别是涉及一种转轴动态扭矩测试方法。

背景技术：

扭矩是旋转机械的重要参数，若能准确、方便的测出待测机械零件的扭矩值，对于进一步改进和提高机械零件性能是非常有利的。

关于扭矩的测量，传统的方法是把转轴截断，再由一个扭矩传感器通过联轴器或者法兰把两根截断的轴连接在一起，该方法测量可靠，但是，在工作现场，往往没有足够的空间安装该扭矩传感器，也不允许把整机中的转轴拆下来截断。扭矩无线测试装置可以在不截断转轴的情况下测量外表没有保护装置的转轴动态扭矩，但是，机器的转轴常常被其他一些结构件遮挡住，或没有足够空间安装无线测试装置。所以，工业中急需一种结构简单、安装方便的转轴扭矩测试方法。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有扭矩测试传感器存在的结构复杂、无法适应一些场合实时测试动态扭矩等问题，提供一种不需要把转轴截断、测量原理简单，制作成本低廉新的转轴动态扭矩测试方法。

为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种转轴动态扭矩测试方法，包括如下步骤：

(1)在待测转轴上安装转轴动态扭矩测试装置，具体方法为：

(a)将筒形支承筒沿与待测转轴同轴线的方向通过螺栓与筒形支承筒筒底的螺栓孔以及待测转轴的轴端面的螺栓孔连接以使筒形支承筒固定在待测转轴的轴端面；在所述的筒形支承筒上安装有电源模块以及扭矩采集模块；

(b)将八片完全相同的电阻应变片沿待测转轴圆周方向呈波浪形固定在待测转轴上；

(c)将八片电阻应变片通过导线接成等臂全桥，再将等臂全桥的一个对角接电源模块，等臂全桥的另一个对角作为电桥输出电压端与扭矩采集模块相连，所述的扭矩采集模块用于读取、存储电桥输出电压端输出的电压信号并对该电压信号进行处理；

(d)将所述的八片电阻应变片、导线、电源模块以及扭矩采集模块通过密封胶多层密封；

(2)启动待测转轴动态扭矩测试装置，待测转轴正常工作时，粘贴在其上的电阻应变片产生变形，引起应变片电阻的变化，从而使得等臂全桥整个电路电压发生变化，电路电压的变化信号通过导线传递到扭矩采集模块，再经转化后得到对应的扭矩信号，等臂全桥电路输出电压为其中，δu为电桥输出电压，u为电桥供电电压，k为应变片的灵敏度系数，δri为r1～r4电阻的变化，δri+4为r5～r8电阻的变化，r为各应变片的原始电阻阻值。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.在测量转轴扭矩时不需要把转轴截断，且正常测量时不会产生导线缠绕；

2.采用粘贴电阻应变片的方式来测量扭矩，测量原理简单，制作成本低廉；

3.利用外延支撑筒安装采集模块和电源模块，大大减小了安装空间。

附图说明

图1为本发明的转轴动态扭矩测试装置的结构示意图；

图2为图1所示的装置中的等臂全桥电路的应变片电路连接图；

图3是图1所示的装置中的等臂全桥电路的应变片布置图。

具体实施方式

下面结合实施过程和附图对本发明的一种转轴动态扭矩测试方法做出详细说明。

本发明的一种转轴动态扭矩测试方法，包括如下步骤：

(1)在待测转轴上安装转轴动态扭矩测试装置，具体方法为：

(a)将筒形支承筒6沿与待测转轴同轴线的方向通过螺栓2、3与筒形支承筒6筒底的螺栓孔以及待测转轴的轴端面的螺栓孔连接以使筒形支承筒6固定在待测转轴的轴端面；在所述的筒形支承筒6上安装有电源模块4以及扭矩采集模块5；

优选的所述的待测转轴的轴端面的一部分螺栓孔采用待测转轴加工过程中留下的工艺孔，这样可以合理利用，另一部分螺栓孔的位置设置在端面不影响转轴强度的位置，可以通过有限元分析得到或者询问经验丰富的工程师得到。在端面不影响转轴强度的位置打螺纹孔，这样不影响转轴的使用寿命。

(b)将八片完全相同的(结构、阻值等参数相同)电阻应变片1(具体为r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8)沿待测转轴圆周方向呈波浪形固定在待测转轴上，固定的方式优选的采用粘贴，所述的八片电阻应变片靠近支承筒设置以避开轴承或其他外移的传动机构(在有些轴的中间段周围空间有其他零部件导致可用空间不足，所以把有些传动机构移到轴端布置称为其他外移的传动机构)；

(c)将八片电阻应变片通过导线接成等臂全桥，再将等臂全桥的一个对角接电源模块，等臂全桥的另一个对角作为电桥输出电压端与扭矩采集模块5相连，所述的扭矩采集模块用于读取、存储电桥输出电压端输出的电压信号并对该电压信号进行处理；

等臂全桥的连接方法为：将八片电阻应变片每两个分为一组，四组电阻应变片组成桥臂，一个对角接电源，另一个作为输出。

(d)将所述的八片电阻应变片、导线、电源模块以及扭矩采集模块通过密封胶多层密封，所述的密封胶可以采用硅酮密封胶和ab胶等。

(2)启动待测转轴动态扭矩测试装置，待测转轴正常工作时，粘贴在其上的电阻应变片产生变形，引起应变片电阻的变化，从而使得等臂全桥整个电路电压发生变化，等臂全桥电路输出电压为其中，δu为电桥输出电压，u为电桥供电电压，k为应变片的灵敏度系数，(应变片灵敏度系数是应变片的一个参数，购买时参见说明即可)δri为r1～r4电阻的变化，δri+4为r5～r8电阻的变化，r为各应变片的原始电阻阻值，电压信号通过导线传递到扭矩采集模块，所述的扭矩采集模块采集到的信号可以采用现有的方法(如：参见cn105466630a公开的“一种扭矩传感器标定方法”)转化后得到对应的扭矩信号。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种转轴动态扭矩测试方法，包括如下步骤：(1)在待测转轴上安装转轴动态扭矩测试装置；(2)启动待测转轴动态扭矩测试装置，待测转轴正常工作时，粘贴在其上的电阻应变片产生变形，引起应变片电阻的变化，从而使得等臂全桥整个电路电压发生变化，电路电压的变化信号通过导线传递到扭矩采集模块，再经转化后得到对应的扭矩信号。采用本发明方法在测量转轴扭矩时不需要把转轴截断，且正常测量时不会产生导线缠绕；采用粘贴电阻应变片的方式来测量扭矩，测量原理简单，制作成本低廉。

技术研发人员：王晨;牛文铁;陈晓楠
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2018.04.20
技术公布日：2018.12.07