一种扭矩监测装置及其应用的爬升小齿轮的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种扭矩监测装置及其应用的爬升小齿轮，属于海工【技术领域】。所述装置包括传感器轴、若干应变片、放大器电路、发射电路、以及盒体；传感器轴设置在轴向通孔中，传感器轴与爬升小齿轮之间通过第一胀套连接，且传感器轴的轴线与爬升小齿轮的轴线重合；若干应变片和放大器电路连接后封装在传感器轴中，且若干应变片紧贴传感器轴；盒体固定在爬升小齿轮的端面上，盒体与爬升小齿轮之间通过第二胀套连接；发射电路设置在盒体中，发射电路与放大器电路之间采用电线连接，电线设置在轴向通孔中。本发明对爬升小齿轮的扭矩进行实时监测，不会受到行星减速机效率和速比的影响，不存在延迟和偏差。
【专利说明】一种扭矩监测装置及其应用的爬升小齿轮
【技术领域】
[0001]本发明涉及海工【技术领域】，特别涉及一种扭矩监测装置及其应用的爬升小齿轮。
【背景技术】
[0002]为满足海洋油气开发需求，国内涉足海洋油气开发的石油公司需要装备相当数量的自升式海洋平台。由于升降系统是自升式海洋平台的核心技术，直接影响到整个海洋平台升降过程的安全性，因此需要对升降系统进行实时监测，以防止自升式海洋平台过载等状况发生。
[0003]由于爬升小齿轮需要插入到行星减速箱内部，无法采用法兰式扭矩传感器，只能在电机输入端安装扭矩传感器，对爬升小齿轮的扭矩进行检测，达到对升降系统进行实时监测的目的。但是这样测得的爬升小齿轮的扭矩会受到行星减速机效率和速比的影响，存在延迟和偏差。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术会受到行星减速机效率和速比的影响，存在延迟和偏差的问题，本发明实施例提供了一种扭矩监测装置及其应用的爬升小齿轮。所述技术方案如下:
[0005]一方面，本发明实施例提供了一种扭矩监测装置，适用于安装在海洋平台升降系统的爬升小齿轮的轴向通孔中，所述装置包括传感器轴、若干应变片、放大器电路、发射电路、以及盒体；所述传感器轴设置在所述轴向通孔中，所述传感器轴与所述爬升小齿轮之间通过第一胀套连接，且所述传感器轴的轴线与所述爬升小齿轮的轴线重合；所述若干应变片和所述放大器电路连接后封装在所述传感器轴中，且所述若干应变片紧贴所述传感器轴；所述盒体固定在所述爬升小齿轮的端面上，所述盒体与所述爬升小齿轮之间通过第二胀套连接；所述发射电路设置在所述盒体中，所述发射电路与所述放大器电路之间采用电线连接，所述电线设置在所述轴向通孔中。
[0006]可选地，所述传感器轴的两端分别套设有一个所述第一胀套，所述应变片封装在所述传感器轴的中部。
[0007]可选地，所述若干应变片包括四个应变片，所述四个应变片首尾相接呈正方形，所述正方形的一条对角线与所述传感器轴的轴线平行，所述正方形的另一条对角线与所述传感器轴的轴线垂直。
[0008]可选地，所述盒体与所述爬升小齿轮相对的一侧开设有螺孔，所述第二胀套的螺栓通过所述螺孔后插入所述第二胀套本体，所述第二胀套本体设置在所述轴向通孔中。
[0009]可选地，所述发射电路包括稳压电源、信号转换器和无线发射器，所述稳压电源分别与所述信号转换器、所述无线发射器连接，所述信号转换器与所述无线发射器连接，所述稳压电源通过电源线与所述放大器电路连接，所述信号转换器通过数据线与所述放大器电路连接。
[0010]可选地，所述装置还包括接收电路和显示设备，所述显示设备与所述接收电路连接，所述接收电路与所述发射电路无线连接。
[0011]另一方面，本发明实施例提供了一种爬升小齿轮，所述爬升小齿轮包括爬升小齿轮本体、以及扭矩监测装置，所述爬升小齿轮本体上开设有轴向通孔，所述装置包括传感器轴、若干应变片、放大器电路、发射电路、以及盒体；所述传感器轴设置在所述轴向通孔中，所述传感器轴与所述爬升小齿轮本体之间通过第一胀套连接，且所述传感器轴的轴线与所述爬升小齿轮本体的轴线重合；所述若干应变片和所述放大器电路连接后封装在所述传感器轴中，且所述若干应变片紧贴所述传感器轴；所述盒体固定在所述爬升小齿轮本体的端面上，所述盒体与所述爬升小齿轮本体之间通过第二胀套连接；所述发射电路设置在所述盒体中，所述发射电路与所述放大器电路之间采用电线连接，所述电线设置在所述轴向通孔中。
[0012]可选地，所述传感器轴的两端分别套设有一个所述第一胀套，所述应变片封装在所述传感器轴的中部。
[0013]可选地，所述若干应变片包括四个应变片，所述四个应变片首尾相接呈正方形，所述正方形的一条对角线与所述传感器轴的轴线平行，所述正方形的另一条对角线与所述传感器轴的轴线垂直。
[0014]可选地，所述盒体与所述爬升小齿轮本体相对的一侧开设有螺孔，所述第二胀套的螺栓通过所述螺孔后插入所述第二胀套本体，所述第二胀套本体设置在所述轴向通孔中。
[0015]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0016]通过将传感器轴设置在爬升小齿轮沿轴向开设的通孔中，传感器轴与爬升小齿轮之间通过第一胀套连接，并且若干应变片贴在传感器轴上，从而对爬升小齿轮的扭矩进行实时监测，确定爬升小齿轮的负载情况，从而均衡各个爬升小齿轮的负载，防止自升式海洋平台过载，不会受到行星减速机效率和速比的影响，不存在延迟和偏差。而且，发射电路与放大器电路之间连接的电线设置在通孔中，可以有效避免由于爬升小齿轮转动造成的电线扭转的情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本发明实施例一提供的一种扭矩监测装置的结构示意图图；
[0019]图2是本发明实施例一提供的扭矩监测装置传感器轴部分的局部放大图；
[0020]图3是本发明实施例一提供的传感器轴应变片部分的局部放大图；
[0021]图4是本发明实施例一提供的扭矩监测装置盒体部分的局部放大图；
[0022]图5是本发明实施例一提供的扭矩监测装置电路部分的电路示意图；
[0023]图6是本发明实施例二提供的一种爬升小齿轮的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0025]实施例一
[0026]本发明实施例提供了一种扭矩监测装置，适用于安装在海洋平台升降系统的爬升小齿轮的轴向通孔中，参见图1和图3，该装置包括传感器轴11、若干应变片12、放大器电路
13、发射电路14、以及盒体15。
[0027]在本实施例中，传感器轴11设置在爬升小齿轮21的轴向通孔211中，传感器轴11与爬升小齿轮21之间通过第一胀套31连接(详见图2)，且传感器轴11的轴线与爬升小齿轮21的轴线重合。参见图3，若干应变片12和放大器电路13连接后封装在传感器轴11中，且若干应变片12紧贴传感器轴11。
[0028]盒体15固定在爬升小齿轮21的端面上，盒体15与爬升小齿轮21之间通过第二胀套32连接(详见图4)。发射电路14设置在盒体15中，发射电路14与放大器电路13之间采用电线33连接，电线33设置在通孔211中。
[0029]可以理解地，盒体15上开设有小孔，电线33的一端穿过小孔进入盒体15与设置在盒体15内的发射电路14连接，电线33的另一端通过通孔211与封装在传感器轴11中的放大器电路13连接。
[0030]当第一胀套31的螺栓拧紧时，第一胀套31本体同时具有向外扩张和向内缩紧的趋势，此时第一胀套31的外表面与爬升小齿轮21的内表面紧配合，第一胀套31的内表面与传感器轴11的外表面紧配合，从而将传感器轴11固定在爬升小齿轮21的轴向通孔211中。
[0031]需要说明的是，本实施例中通过将传感器轴设置在爬升小齿轮的轴向通孔中，若干应变片和放大器电路封装在传感器轴中，盒体固定在爬升小齿轮的端面上，发射电路设置在盒体中，充分利用了爬升小齿轮的结构，可以保证爬升小齿轮扭矩监测结果的准确性。而且，胀套只传递爬升小齿轮很小的一部分扭矩，解决了大扭矩难以直接测量的问题。
[0032]可选地，参见图2，传感器轴11的两端分别套设有一个第一胀套31。应变片12封装在传感器轴11的中部。
[0033]需要说明的是，当爬升小齿轮21转动时，爬升小齿轮21的两端会产生反向扭矩，此反向扭矩会分别通过传感器轴11的两端套设的第一胀套31传递到传感器轴11上，进而被封装在传感器轴11中部的应变片12检测到。
[0034]可选地，若干应变片12包括四个应变片12 (如图5所示)。四个应变片12首尾相接呈正方形，正方形的一条对角线与传感器轴11的轴线平行，正方形的另一条对角线与传感器轴21的轴线垂直。
[0035]具体地，四个应变片12与传感器轴11的轴线成45°，有效过滤传感器轴11上的弯矩，更精确地测量出爬升小齿轮21的扭矩。
[0036]可选地，参见图4，盒体15与爬升小齿轮21相对的一侧开设有螺孔，第二胀套32的螺栓321通过螺孔后插入第二胀套本体322，第二胀套本体322设置在轴向通孔211中。
[0037]可选地，参见图5，发射电路14包括稳压电源141、信号转换器142和无线发射器143。稳压电源141分别与信号转换器142、无线发射器143连接，信号转换器142与无线发射器143连接。参见图3和图4，稳压电源141通过电源线331与放大器电路13连接，信号转换器142通过数据线332与放大器电路13连接。
[0038]可选地，参见图5，该装置还包括接收电路16和显示设备17。显示设备17与接收电路16连接，接收电路16与发射电路14无线连接。
[0039]具体地，接收电路16包括无线接收器161和解调电路162。无线接收器161与解调电路162连接，无线接收器161与无线发射器143无线连接，解调电路162与显示设备17连接。
[0040]下面简单介绍一下本发明提供的爬升小齿轮扭矩监测装置的工作原理:
[0041]当爬升小齿轮21转动时，爬升小齿轮21的两端会产生反向扭矩，该反向扭矩分别通过传感器轴11的两端套设的第一胀套31传递到传感器轴11上，进而传递到贴在传感器轴11中部的应变片12，应变片12将扭矩信息经过放大器电路13放大后，通过数据线332传输到信号转换器142，信号转换器142将扭矩信息从基带信号转换成高频信号，并通过信号发射器143发射出去。无线接收器161接收到信号发射器143发送的高频信号，解调电路162将高频信号还原成基带信号，并通过显示设备17显示出来。
[0042]本发明实施例通过将传感器轴设置在爬升小齿轮沿轴向开设的通孔中，传感器轴与爬升小齿轮之间通过第一胀套连接，并且若干应变片贴在传感器轴上，从而对爬升小齿轮的扭矩进行实时监测，确定爬升小齿轮的负载情况，从而均衡各个爬升小齿轮的负载，防止自升式海洋平台过载，不会受到行星减速机效率和速比的影响，不存在延迟和偏差。而且，发射电路与放大器电路之间连接的电线设置在通孔中，可以有效避免由于爬升小齿轮转动造成的电线扭转的情况。
[0043]实施例二
[0044]本发明实施例提供了一种爬升小齿轮，参见图6，该爬升小齿轮包括爬升小齿轮本体20、以及扭矩监测装置10，爬升小齿轮本体20上开设有轴向通孔。
[0045]具体地，扭矩监测装置10与实施例一提供的扭矩监测装置相同，在此不再详述。
[0046]本发明实施例通过将传感器轴设置在爬升小齿轮沿轴向开设的通孔中，传感器轴与爬升小齿轮之间通过第一胀套连接，并且若干应变片贴在传感器轴上，从而对爬升小齿轮的扭矩进行实时监测，确定爬升小齿轮的负载情况，从而均衡各个爬升小齿轮的负载，防止自升式海洋平台过载，不会受到行星减速机效率和速比的影响，不存在延迟和偏差。而且，发射电路与放大器电路之间连接的电线设置在通孔中，可以有效避免由于爬升小齿轮转动造成的电线扭转的情况。
[0047]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种扭矩监测装置，适用于安装在海洋平台升降系统的爬升小齿轮的轴向通孔中，其特征在于，所述装置包括传感器轴、若干应变片、放大器电路、发射电路、以及盒体；所述传感器轴设置在所述轴向通孔中，所述传感器轴与所述爬升小齿轮之间通过第一胀套连接，且所述传感器轴的轴线与所述爬升小齿轮的轴线重合；所述若干应变片和所述放大器电路连接后封装在所述传感器轴中，且所述若干应变片紧贴所述传感器轴；所述盒体固定在所述爬升小齿轮的端面上，所述盒体与所述爬升小齿轮之间通过第二胀套连接；所述发射电路设置在所述盒体中，所述发射电路与所述放大器电路之间采用电线连接，所述电线设置在所述轴向通孔中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器轴的两端分别套设有一个所述第一胀套，所述应变片封装在所述传感器轴的中部。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述若干应变片包括四个应变片，所述四个应变片首尾相接呈正方形，所述正方形的一条对角线与所述传感器轴的轴线平行，所述正方形的另一条对角线与所述传感器轴的轴线垂直。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述盒体与所述爬升小齿轮相对的一侧开设有螺孔，所述第二胀套的螺栓通过所述螺孔后插入所述第二胀套本体，所述第二胀套本体设置在所述轴向通孔中。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射电路包括稳压电源、信号转换器和无线发射器，所述稳压电源分别与所述信号转换器、所述无线发射器连接，所述信号转换器与所述无线发射器连接，所述稳压电源通过电源线与所述放大器电路连接，所述信号转换器通过数据线与所述放大器电路连接。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括接收电路和显示设备，所述显示设备与所述接收电路连接，所述接收电路与所述发射电路无线连接。
7.一种爬升小齿轮，其特征在于，所述爬升小齿轮包括爬升小齿轮本体、以及扭矩监测装置，所述爬升小齿轮本体上开设有轴向通孔，所述装置包括传感器轴、若干应变片、放大器电路、发射电路、以及盒体；所述传感器轴设置在所述轴向通孔中，所述传感器轴与所述爬升小齿轮本体之间通过第一胀套连接，且所述传感器轴的轴线与所述爬升小齿轮本体的轴线重合；所述若干应变片和所述放大器电路连接后封装在所述传感器轴中，且所述若干应变片紧贴所述传感器轴；所述盒体固定在所述爬升小齿轮本体的端面上，所述盒体与所述爬升小齿轮本体之间通过第二胀套连接；所述发射电路设置在所述盒体中，所述发射电路与所述放大器电路之间采用电线连接，所述电线设置在所述轴向通孔中。
8.根据权利要求7所述的爬升小齿轮，其特征在于，所述传感器轴的两端分别套设有一个所述第一胀套，所述应变片封装在所述传感器轴的中部。
9.根据权利要求7所述的爬升小齿轮，其特征在于，所述若干应变片包括四个应变片，所述四个应变片首尾相接呈正方形，所述正方形的一条对角线与所述传感器轴的轴线平行，所述正方形的另一条对角线与所述传感器轴的轴线垂直。
10.根据权利要求7所述的爬升小齿轮，其特征在于，所述盒体与所述爬升小齿轮本体相对的一侧开设有螺孔，所述第二胀套的螺栓通过所述螺孔后插入所述第二胀套本体，所述第二胀套本体设置在所述轴向通孔中。
【文档编号】G08C17/02GK104266783SQ201410357328
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】朱正都, 刘智雄, 熊孟 申请人:武汉船用机械有限责任公司