小型发动机曲轴扭矩实时监测装置的制作方法

本技术涉及到一种小型发动机曲轴扭矩实时监测技术，特别涉及到一种小型发动机曲轴扭矩实时监测装置。

背景技术：

1、曲轴是小型发动机重要的高速旋转的传动部件，承受着较大的扭矩负荷，是发动机力矩传递的重要部件，也是发动机正时系统不可或缺的部件。如果曲轴在发动机运行中出现严重的变形或断裂，则可能造成严重的事故。在曲轴设计和生产过程中，为了检测小型发动机曲轴的扭矩承载能力，常采用实验室传动轴扭矩检测台架对小型发动机曲轴在不同负载情况下的扭矩进行检测，以便于设计和生产出质量更好的小型发动机曲轴。现有技术传动轴扭矩检测台架通常采用电机一类的设备作为动力设备，采用摩擦副一类的装置作为负载设备，采用联轴器将待检测传动轴连接在动力设备和负载设备之间，并在待检测传动轴外圆安装扭矩检测装置，由此，构成传动轴扭矩检测台架。其中，所述传动轴扭矩检测装置由两个类似抱箍的半圆组成，检测时安装在传动轴外圆，且随传动轴一同旋转，并采用有线或无线方式将采集的数据传输到数据处理设备(参见附图1，图中，a为动力设备，b为联轴器，c扭矩监测装置，d为负载设备，e为待检测传动轴)。由于这类扭矩监测装置的体积较大，且需要安装在一段较长的传动轴上，不能应用于小型发动机曲轴扭矩的实时监测。另外，由于检测传动轴表面应变的应变片需要工作电源，需要采用电池供电，使得这类扭矩监测装置在工作一段时间后需要更换电池或者给电池充电，不能够长期进行实时监测。

2、显然，现有技术传动轴扭矩检测台架存在着不能够满足小型发动机曲轴监测和不能够长期进行实时监测等问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术传动轴扭矩检测台架存在的不能够满足小型发动机曲轴监测和不能够长期进行实时监测等问题，本实用新型提出一种小型发动机曲轴扭矩实时监测装置。

2、本实用新型小型发动机曲轴扭矩实时监测装置，包括，应变片、控制器、微型发电机和数据接收单元；所述应变片粘贴在发动机皮带轮两侧中任意一侧的曲轴表面；所述控制器固定在发动机皮带轮的侧面，包括，信号处理模块、发射模块、电源模块、储电池和wifi模块；所述微型发电机为永磁发电机，包括，转子线圈和永磁定子，且整体安装在曲轴端头承载轴承的内侧；其中，所述转子线圈固定在曲轴上，且随曲轴一同旋转；所述永磁定子固定在曲轴箱体外侧或机座上，且不随曲轴一同旋转；所述控制器分别与应变片和微型发电机电连接；所述数据接收单元与控制器的wifi模块无线连接；其中，所述曲轴是指已经安装在可以正常运行的小型发动机上的曲轴；所述数据接收单元包括手机和笔记本电脑。

3、进一步的，所述应变片为箔式全桥应变片，型号为bf1000-3eb，电阻为1000欧姆，基底尺寸为10×8.5mm，应变极限为20000um/m，工作适合温度为-20—80℃。

4、进一步的，所述应变片粘贴在小型发动机皮带轮两侧中任意一侧的曲轴表面，包括，在应变片基底与曲轴表面之间设置应变传导板，即在粘贴时将应变片粘贴在应变传导板上表面，而应变传导板的下表面粘贴在曲轴表面，且不在曲轴表面打磨出粘贴应变片所需的矩形平面；所述应变传导板的上表面与应变片基底表面相匹配，所述应变传导板的下表面与曲轴表面相匹配；所述相匹配是指两个平面或弧面的形状、尺寸相同，且当两个平面或弧面相互重合时，整个平面或弧面完全接触，没有任何间隙。

5、进一步的，所述应变传导板的下表面设置有十字形沟槽，且十字形沟槽的交叉点与应变传导板的几何中心重合。

6、进一步的，所述微型发电机改为转子线圈与发动机皮带轮为一体的径向结构的永磁发电机，即在发动机皮带轮内台阶的一侧设置若干径向齿槽，由此构成微型发电机转子线圈的铁芯；在铁芯上嵌装线圈后构成微型发电机的转子线圈；在转子线圈的径向外侧套装上永磁定子；所述永磁定子通过基脚固定在曲轴箱体外侧或机座上，且不随曲轴一同旋转。

7、进一步的，所述微型发电机改为转子线圈与发动机皮带轮为一体的轴向结构的永磁发电机，即在发动机皮带轮内台阶的一侧设置若干轴向齿槽，由此构成微型发电机转子线圈的铁芯；在铁芯上嵌装线圈后构成微型发电机转子线圈；在微型发电机转子线圈的轴向外侧并列设置永磁定子；所述永磁定子通过基脚固定在曲轴箱体外侧或机座上，且不随曲轴一同旋转。

8、本实用新型小型发动机曲轴扭矩实时监测装置的有益技术效果是能够对小型发动机曲轴在不同负载条件下的扭矩进行实时监测，且能够对小型发动机曲轴在实际运行中承受的扭矩进行长期实时监测。

技术特征：

1.一种小型发动机曲轴扭矩实时监测装置，其特征在于，该监测装置包括，应变片、控制器、微型发电机和数据接收单元；所述应变片粘贴在发动机皮带轮两侧中任意一侧的曲轴表面；所述控制器固定在发动机皮带轮的侧面，包括，信号处理模块、发射模块、电源模块、储电池和wifi模块；所述微型发电机为永磁发电机，包括，转子线圈和永磁定子，且整体安装在曲轴端头承载轴承的内侧；其中，所述转子线圈固定在曲轴上，且随曲轴一同旋转；所述永磁定子固定在曲轴箱体外侧或机座上，且不随曲轴一同旋转；所述控制器分别与应变片和微型发电机电连接；所述数据接收单元与控制器的wifi模块无线连接；其中，所述曲轴是指已经安装在可以正常运行的小型发动机上的曲轴；所述数据接收单元包括手机和笔记本电脑。

2.根据权利要求1所述小型发动机曲轴扭矩实时监测装置，其特征在于，所述应变片为箔式全桥应变片，型号为bf1000-3eb，电阻为1000欧姆，基底尺寸为10×8.5mm，应变极限为20000um/m，工作适合温度为-20—80℃。

3.根据权利要求1所述小型发动机曲轴扭矩实时监测装置，其特征在于，所述应变片粘贴在小型发动机皮带轮两侧中任意一侧的曲轴表面，包括，在应变片基底与曲轴表面之间设置应变传导板，即在粘贴时将应变片粘贴在应变传导板上表面，而应变传导板的下表面粘贴在曲轴表面，且不在曲轴表面打磨出粘贴应变片所需的矩形平面；所述应变传导板的上表面与应变片基底表面相匹配，所述应变传导板的下表面与曲轴表面相匹配；所述相匹配是指两个平面或弧面的形状、尺寸相同，且当两个平面或弧面相互重合时，整个平面或弧面完全接触，没有任何间隙。

4.根据权利要求3所述小型发动机曲轴扭矩实时监测装置，其特征在于，所述应变传导板的下表面设置有十字形沟槽，且十字形沟槽的交叉点与应变传导板的几何中心重合。

5.根据权利要求1所述小型发动机曲轴扭矩实时监测装置，其特征在于，所述微型发电机改为转子线圈与发动机皮带轮为一体的径向结构的永磁发电机，即在发动机皮带轮内台阶的一侧设置若干径向齿槽，由此构成微型发电机转子线圈的铁芯；在铁芯上嵌装线圈后构成微型发电机的转子线圈；在转子线圈的径向外侧套装上永磁定子；所述永磁定子通过基脚固定在曲轴箱体外侧或机座上，且不随曲轴一同旋转。

6.根据权利要求1所述小型发动机曲轴扭矩实时监测装置，其特征在于，所述微型发电机改为转子线圈与发动机皮带轮为一体的轴向结构的永磁发电机，即在发动机皮带轮内台阶的一侧设置若干轴向齿槽，由此构成微型发电机转子线圈的铁芯；在铁芯上嵌装线圈后构成微型发电机转子线圈；在微型发电机转子线圈的轴向外侧并列设置永磁定子；所述永磁定子通过基脚固定在曲轴箱体外侧或机座上，且不随曲轴一同旋转。

技术总结
为解决现有技术传动轴扭矩检测台架存在的不能够满足小型发动机曲轴监测和不能够长期进行实时监测等问题，本技术提出一种小型发动机曲轴扭矩实时监测装置，包括，应变片、控制器、微型发电机和数据接收单元；所述应变片粘贴在发动机皮带轮两侧中任意一侧的曲轴表面；所述控制器固定在发动机皮带轮的侧面，包括，信号处理模块、发射模块、电源模块、储电池和wifi模块；所述微型发电机整体安装在曲轴端头承载轴承的内侧；所述曲轴是指已经安装在可以正常运行的小型发动机上的曲轴。本技术的有益技术效果是能够对小型发动机曲轴在不同负载条件下的扭矩进行实时监测，且能够对小型发动机曲轴在实际运行中承受的扭矩进行长期实时监测。

技术研发人员：盛明和,张艺蓬,颜杰
受保护的技术使用者：重庆歇马机械曲轴有限公司
技术研发日：20221230
技术公布日：2024/1/12