一种转速转矩传感器的扭矩标定系统及其标定方法与流程

本发明涉及转速转矩传感器技术领域，具体是一种转速转矩传感器的扭矩标定系统及其标定方法。

背景技术：

转速转矩传感器需定期对转速和扭矩进行标定，其中目前开展转速转矩传感器扭矩标定时，需先将转速转矩传感器从设备传动链中拆除，其后再拆除其两端安装的联轴器，然后根据转速转矩传感器的轴头直径选择合适的轴套工装，并将轴套工装安装在待标定的转速转矩传感器的轴头上，最后将整个转速转矩传感器总成安装到扭矩标定装置上进行扭矩标定。标定完毕后，拆除转速转矩传感器上的标定连接工装，然后再将联轴器重新安装到已标定的转速转矩传感器上，最后完成设备传动链的恢复。

此种方式有以下缺点：

(1)转速转矩传感器在标定前，需要先将转速转矩传感器从设备传动链中拆除，再拆除其上的联轴器并将转速转矩传感器的轴头上安装标定用连接轴套工装，标定后再拆除标定用连接轴套工装并恢复联轴器的安装，操作复杂繁琐、劳动工作量大。

(2)安装在转速转矩传感器两端轴头上的联轴器，经常需要借助拉马等工具方能将二者脱离，拆除的难度及工作量大。

(3)借助工具拆装联轴器，存在对待标定的转速转矩传感器施加外力，存在对传感器造成破坏的风险。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种转速转矩传感器的扭矩标定系统及其标定方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种转速转矩传感器的扭矩标定系统，包括底座，扭矩标定系统还包括固设于所述底座上表面的导轨，

以及沿着所述导轨横向移动的固定机构、加载机构和升降机构；

待标定传感器固定安装于所述升降机构的顶部，且待标定传感器的一端与所述固定机构相连、另一端与所述加载机构相连。

将转速转矩传感器的扭矩标定系统设置为包括底座、沿着底座上的导轨水平移动的固定机构、加载机构以及升降机构等，使用时，将转速转矩传感器固定安装于升降装机构的顶部，并将固定机构、加载机构以及升降机构沿着底座上部的导轨移动，使得装在升降机构顶部的转速转矩传感器的两端分别与固定机构的第一卡盘以及加载机构的第二卡盘均处于同一水平高度，并将转速转矩传感器的一端与固定机构的第一卡盘相连、另一端与加载机构的第二卡盘相连，进而实现转速转矩传感器在扭矩标定系统内的快速组装。

在使用时，通过加载机构对转速转矩传感器的一端进行加载，实现对转速转矩传感器的扭矩施加，结构简单稳定、操作快速简便，通过将转速转矩传感器固定安装于升降机构的顶部，可实现转速转矩传感器高度的调整，同时，通过将升降机构、固定机构以及加载机构均滑动安装于底座上部设置的导轨上，便于调整转速转矩传感器与固定机构以及转速转矩传感器与加载机构之间的连接关系，进一步简化了转速转矩传感器的组装与标定操作，有利于推广使用。

作为本发明进一步的方案：所述导轨相互平行的设置有一条以上、且每条导轨的截面均呈t字形结构。

作为本发明进一步的方案：所述固定机构包括固定支座以及第一卡盘；

所述固定支座的底端通过固定滑块与导轨相连；

所述第一卡盘固设于所述固定支座靠近待标定转速转矩传感器一侧面的上部。

作为本发明进一步的方案：所述加载机构包括轴承座、横向贯穿于所述轴承座上部的加载轴、以及装在所述加载轴一端的摇臂装置；

所述轴承座为立体双层支座、且所述轴承座的底端通过加载滑块与导轨相连；

所述加载轴的两端均伸出所述轴承座，且所述加载轴的一端通过法兰装有第二卡盘、另一端与摇臂装置固定相连。

作为本发明进一步的方案：所述第二卡盘与第一卡盘处于同一水平高度；

所述第一卡盘和所述第二卡盘配合使用、且所述第一卡盘与所述第二卡盘均为可调式卡盘。

作为本发明进一步的方案：所述摇臂装置包括加载摇臂、安装于所述加载摇臂一端的吊杆；

所述加载摇臂沿着横向的中心线上开设有一连串的通孔、且加载摇臂通过装在所述通孔内的转轴与吊杆的顶部可拆卸式连接；

所述吊杆的底部设有用以放置砝码的托盘。

作为本发明进一步的方案：所述加载摇臂为中间宽、往两端逐渐变窄的对称式结构，且从加载摇臂横向中间位置至加载摇臂横向两端位置的通孔直径逐渐减小。

作为本发明进一步的方案：所述升降机构包括升降支架、装在升降支架上的升降机、以及在升降机带动下沿着两导柱上下移动的台板；

所述升降机为丝杆升降机、且所述升降机的输出轴两端各设有一手轮

本发明还提供了如下技术方案：

一种转速转矩传感器扭矩标定系统的标定方法，包括如下步骤：

(1)将待标定转速转矩传感器安装于升降机构的顶部、并使得待标定转速转矩传感器的一端与固定机构的第一卡盘相连、另一端与加载机构的第二卡盘相连；

(2)将吊杆的顶部通过装在一通孔内的转轴与加载摇臂相连、并将吊杆所在竖直线与穿过加载轴中心的竖直线之间位于同一平面内的间距记为l1米；

在吊杆底部的托盘上放置n个质量为m1千克的砝码，并将施加的扭矩记为t1牛·米；

(3)将待标定转速转矩传感器测定并在显示屏上所显示的扭矩记为t0牛·米；

(4)将施加的扭矩t1与待标定转速转矩传感器所显示的扭矩t0进行比较，

当t1与t0在误差允许的范围内时，则该待标定转速转矩传感器可使用；

当t1与t0超出误差允许的范围时，则该待标定转速转矩传感器不可用。

具体使用时，将转速转矩传感器固定安装于升降机构的顶部，并调整转速转矩传感器的两端与固定机构、加载机构之间的位置关系，实现转速转矩传感器的两端分别与固定机构、加载机构之间的连接。

在进行标定时，摇臂装置的吊杆顶部通过装在加载摇臂通孔内的转轴与加载摇臂相连，吊杆与加载摇臂靠近一端处相连，并且在吊杆的底部设置用以放置砝码的托盘，通过在托盘上放置砝码来实现加载摇臂绕加载轴转动一定角度，进而实现对转速转矩传感器一端的扭矩施加，整个结构简单、操作方便。

具体标定时，加载机构的第二卡盘与转速转矩传感器的一端相连，通过在加载机构的托盘上放置n个质量为m1的砝码，使得加载摇臂在砝码的作用下绕加载轴转动一定角度，进而对转速转矩传感器的施加一定大小的扭矩。对转速转矩传感器施加一定的扭矩后，一方面，转速转矩传感器本身可将受到的扭矩在显示屏上显示出来并记为扭矩t0，另一方面，通过测量吊杆所在竖直线与加载轴中心所在竖直线在同一平面内的间距并记为l1米，计算出砝码施加的扭矩t1。最后将扭矩t1与扭矩t0进行比较，当t1与t0在误差允许的范围内时，则说明该待标定的转速转矩传感器自身测定并显示出的扭矩t0与实际施加的扭矩t1之间相差小，即该待标定转速转矩传感器可使用；当t1与t0超出误差允许的范围时，则说明该待标定转速转矩传感器自身测定并显示出的扭矩t0与实际施加的扭矩t1之间相差较大，即该待标定转速转矩传感器不可用。

作为本发明进一步的方案：所述步骤(1)中，升降机构将待标定转速转矩传感器顶升至其两端分别与固定机构的第一卡盘、加载机构的第二卡盘均等高的位置，再将固定机构、升降机构及加载机构沿着导轨在同一条直线上移动，使得转速转矩传感器的一端与固定机构相连、另一端与加载机构相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过将转速转矩传感器的标定系统设置为包括底座、设置在底座上的固定机构、加载机构以及升降机构等，通过升降机构可实现装在其顶部转速转矩传感器的高度调整，同时，固定机构、加载机构以及升降机构均可沿着底座上的导轨平移，便于转速转矩传感器与固定机构、加载机构之间位置的调整；

(2)转速转矩传感器的一端与固定机构的第一卡盘相连、另一端与加载机构的第二卡盘相连，在标定过程中，通过固定机构将转速转矩传感器的一端固定、通过加载机构对转速转矩传感器的另一端施加扭矩，标定操作简单；并且，通过增减砝码的方式来进行扭矩标定，极大的减小了对传感器造成损坏的可能性；

(3)转速转矩传感器在标定前，无需拆除传感器上的联轴器、也无需安装连接轴套，同时，转速转矩传感器在标定后也无需拆除连接轴套、安装联轴器，在很大程度上减小了转速转矩传感器标定的工作量，提高了其标定效率；

(4)在标定过程中，通过将转速转矩传感器自身测得的扭矩与实际施加并通过计算得出的扭矩进行对比，来判断转速转矩传感器的精度等问题，判断快速方便、判断结果准确；并且转速转矩传感器无需进行零部件的安装与拆除操作，避免了装拆过程中对传感器的损坏，保证了转速转矩传感器使用的可靠性与安全性。

附图说明

图1为本发明标定系统未安装转速转矩传感器时的立体结构图；

图2为本发明标定系统未安装转速转矩传感器时的主视图；

图3为本发明标定系统未安装转速转矩传感器时的侧视图；

图4为本发明升降机构的立体结构图；

图5为本发明标定系统安装有转速转矩传感器时的立体结构图。

图中：

1-底座、11-导轨；

2-固定机构、21-固定支座、22-第一卡盘；

3-加载机构、31-轴承座、32-加载轴、33-摇臂装置、331-加载摇臂、332-吊杆、333-托盘、34-第二卡盘、301-通孔、302-砝码；

4-升降机构、41-升降支架、42-升降机、43-台板、44-手轮；

5-转速转矩传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种转速转矩传感器的扭矩标定系统，包括底座1，扭矩标定系统还包括固设于所述底座1上表面的导轨11，以及沿着所述导轨11横向移动的固定机构2、加载机构3和升降机构4；待标定传感器固定安装于所述升降机构4的顶部，且待标定传感器的一端与所述固定机构2相连、另一端与所述加载机构3相连。

整个转速转矩传感器的扭矩标定系统结构简单，通过将转速转矩传感器5的一端与固定机构2相连、另一端与加载机构3相连，并通过一端的加载机构3给转速转矩传感器5的一端施加扭矩、另一端的固定机构2使得转速转矩传感器5另一端固定，使得扭矩标定系统的整体布局合理、操作简便。

所述导轨11相互平行的设置有一条以上、且每条导轨11的截面均呈t字形结构。

通过将导轨11设置成截面为t字形的结构，并将固定机构2的固定支座21通过与之配合使用的固定滑块安装在导轨11上、将加载机构3的轴承座31通过与之配合使用的加载滑块安装在导轨11上、将升降机构4的升降支架41通过与之配合使用的平移滑块安装在导轨11上，实现固定机构2、加载机构3以及升降机构4沿着导轨11稳定平移，提高了固定机构2、加载机构3以及升降机构4平移的稳定性。

所述固定机构2包括固定支座21以及第一卡盘22；所述固定支座21的底端通过固定滑块与导轨11相连；所述第一卡盘22固设于所述固定支座21靠近待标定转速转矩传感器5一侧面的上部。

所述加载机构3包括轴承座31、横向贯穿于所述轴承座31上部的加载轴32、以及装在所述加载轴32一端的摇臂装置33；所述轴承座31为立体双层支座、且所述轴承座31的底端通过加载滑块与导轨11相连；所述加载轴32的两端均伸出所述轴承座31，且所述加载轴32的一端通过法兰装有第二卡盘34、另一端与摇臂装置33固定相连。

所述第二卡盘34与第一卡盘22处于同一水平高度；所述第一卡盘22和所述第二卡盘34配合使用、且所述第一卡盘22与所述第二卡盘34均为可调式卡盘。

转速转矩传感器5的一端与第一卡盘22相连、另一端与第二卡盘34相连，第一卡盘22与第二卡盘34的内径大小均可调整，便于对转速转矩传感器5两端的快速夹持，提高了转速转矩传感器5在标定系统上的组装效率。

所述摇臂装置33包括加载摇臂331、安装于所述加载摇臂331一端的吊杆332；所述加载摇臂331沿着横向的中心线上开设有一连串的通孔301、且加载摇臂331通过装在所述通孔301内的转轴与吊杆332的顶部可拆卸式连接；所述吊杆332的底部设有用以放置砝码302的托盘333。

所述加载摇臂331为中间宽、往两端逐渐变窄的对称式结构，且从加载摇臂331横向中间位置至加载摇臂331横向两端位置的通孔301直径逐渐减小。

通过将加载摇臂331设置为中间宽、往两端逐渐变窄的对称式结构，使得吊杆332安装至加载摇臂331上时，放置于吊杆332底部托盘333上的砝码302能对转速转矩传感器5施加扭矩，而在吊杆332底部的托盘333上不放置砝码302时，对称式结构的加载摇臂331能够处于水平的平衡状态，进而实现在不施加扭矩时能保持转速转矩传感器5两端的平衡。

另外，加载摇臂331沿着横向的中心线上开设有一连串的通孔301，一方面，通过在通孔301内安装转轴来实现吊杆332的安装，同时，通过在加载摇臂331上连续的开设多个处于同一水平线上的通孔301，可根据不同的标定情况来选择对应位置的通孔301，使得加载机构3的适用范围更广；另一方面，通过在加载摇臂331横向中心线上开设通孔301，可在一定程度上减轻整个加载摇臂331的重量，节约材料，而根据加载摇臂331中间宽、往两端逐渐变窄的结构特点，将开设在加载摇臂331中间位置的通孔301直径设置的较大、而往加载摇臂331两端位置的通孔301直径逐渐减小，在最大程度上减轻了加载摇臂331的重量，节约了材料成本，降低了转速转矩传感器5标定系统的整体制作成本。

请参阅图4，所述升降机构4包括升降支架41、装在升降支架41上的升降机42、以及在升降机42带动下沿着两导柱上下移动的台板43；所述升降机42为丝杆升降机42、且所述升降机42的输出轴两端各设有一手轮44。

升降机构4的升降支架41底部通过平移滑块与底座1上的导轨11相连，平移滑块为与t字形导轨11配合使用，使得升降机构4能沿着导轨11平稳移动；在升降机42的输出轴两端各设有一手轮44，使用时，通过手动转动任一手轮44，升降机42内部通过锥齿轮等结构实现动力传送，并最终实现升降机42高度的调整。升降机构4采用的丝杆升降机42为市售产品，通过丝杆升降机42即可实现台板43高度的调整，升降机42在升降工作时，沿着两对称设置的导柱上下移动，通过对称设置的两导柱，可有效提高台板43上升或下降的平稳性。

请参阅图5，一种转速转矩传感器扭矩标定系统的标定方法，包括如下步骤：

(1)将待标定转速转矩传感器安装于升降机构的顶部、并使得待标定转速转矩传感器的一端与固定机构的第一卡盘相连、另一端与加载机构的第二卡盘相连；

所述步骤(1)中，升降机构将待标定转速转矩传感器顶升至其两端分别与固定机构的第一卡盘、加载机构的第二卡盘均等高的位置，再将固定机构、升降机构及加载机构沿着导轨在同一条直线上移动，使得转速转矩传感器的一端与固定机构相连、另一端与加载机构相连。

在进行标定时，将现有的待标定转速转矩传感器通过螺钉、螺栓等连接件固定安装于升降机构的顶部，并通过调整固定机构的第一卡盘、加载机构的第二卡盘与转速转矩传感器的两端的位置关系，实现转速转矩传感器的一端与固定机构的第一卡盘相连、另一端与加载机构的第二卡盘相连。

(2)将吊杆的顶部通过装在一通孔内的转轴与加载摇臂相连、并将吊杆所在竖直线与穿过加载轴中心的竖直线之间位于同一平面内的间距记为l1米；

在吊杆底部的托盘上放置n个质量为m1千克的砝码，并将施加的扭矩记为t1牛·米；

(3)将待标定转速转矩传感器测定并在显示屏上所显示的扭矩记为t0牛·米；

(4)将施加的扭矩t1与待标定转速转矩传感器所显示的扭矩t0进行比较，

当t1与t0在误差允许的范围内时，则该待标定转速转矩传感器可使用；

当t1与t0超出误差允许的范围时，则该待标定转速转矩传感器不可用。

一方面，在托盘上放置的砝码对加载摇臂施加拉力，其拉力大小为f＝nm1g牛；而吊杆在砝码的作用下始终沿着竖直方向，而在同一平面内，吊杆所在竖直线与穿过加载轴中心的竖直线之间的间距即为其拉力的力臂大小，通过测量在同一平面内，吊杆所在竖直线与穿过加载轴中心的竖直线之间的间距记为l1米，即可计算n个质量为m1千克的砝码对转速转矩传感器施加的扭矩t1牛·米，即t1＝nm1g.l1牛·米。

而另一方面，转速转矩传感器自身将感应到的扭矩t0牛·米在其显示屏上显示出来。最后通过比较待标定转速转矩传感器显示出的扭矩t0牛·米与计算得到的扭矩t1牛·米，即可实现该转速转矩传感器的标定。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。