本發(fā)明實(shí)施例涉及測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種扭矩測量驗(yàn)證裝置。

背景技術(shù)：

在物理學(xué)中，扭矩就是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的力矩，其大小等于力和力臂的乘積。扭矩是機(jī)械設(shè)備中的重要參數(shù)，它反映了機(jī)械設(shè)備在一定范圍內(nèi)的工作能力。因此，扭矩測量已經(jīng)成為機(jī)械測量中的一個重要組成部分。

現(xiàn)有技術(shù)中，應(yīng)變式扭矩測量是常用的扭矩測量手段。應(yīng)變式扭矩測量的原理為：旋轉(zhuǎn)軸在扭矩的作用下會產(chǎn)生一定的應(yīng)變，且該應(yīng)變與作用的扭矩大小間存在某種比例關(guān)系，從而可以通過粘貼在旋轉(zhuǎn)體表面上的應(yīng)變傳感器測得的應(yīng)變量來獲取相應(yīng)扭矩的大小。

實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)變傳感器主要是通過人工手動的方式粘貼在旋轉(zhuǎn)體的表面上，然而，不同的應(yīng)變傳感器、不同的粘接方式、不同的粘貼位置都會引起測量結(jié)果的差異，因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要對測量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種扭矩測量驗(yàn)證裝置，用以對扭矩測量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種扭矩測量驗(yàn)證裝置，該裝置包括：

工作臺、扭矩測量單元、以及結(jié)構(gòu)相同的兩個加載單元；

其中，所述扭矩測量單元包括第一試件和加載臂，所述第一試件的一端與所述工作臺固接，所述第一試件的另一端與所述加載臂固接，所述加載臂的兩端分別與所述兩個加載單元固接；

所述加載單元包括柔性件、拉力傳感器和施力組件，其中，所述柔性件的一端與所述加載臂連接，另一端與所述拉力傳感器的一端連接，所述拉力傳感器的另一端與所述施力組件連接，所述施力組件固定在所述工作臺上，用于為所述加載臂施加力偶。

本發(fā)明實(shí)施例，通過設(shè)置一工作臺，將扭矩測量單元固定在工作臺上，并分別將兩個結(jié)構(gòu)相同的加載單元連接在扭矩測量單元的加載臂的兩端上，通過加載單元為加載臂的兩端施加水平方向上的力偶，獲得試件的扭矩，進(jìn)而將獲得的試件的扭矩與相同力偶下，通過應(yīng)變式扭矩測量方法獲得的扭矩進(jìn)行對比，即可實(shí)現(xiàn)對應(yīng)變式扭矩測量結(jié)果的驗(yàn)證，確保了扭矩測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，并且本發(fā)明實(shí)施例通過在柔性件中設(shè)置空心結(jié)構(gòu)和連接結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對加載臂受力大小和受力方向的微調(diào)，從而避免了由于加載臂兩端施力不均所導(dǎo)致的驗(yàn)證結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，并且能夠保證加載臂的受力方向始終不變。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的扭矩測量驗(yàn)證裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的加載單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的柔性件31的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例提供的施力組件38的機(jī)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的扭矩測量驗(yàn)證裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的扭矩測量驗(yàn)證裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7a和圖7b為本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)變傳感器粘貼位置示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例的全橋電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記:

11-工作臺 21-第一試件

211-應(yīng)變傳感器 212-應(yīng)變傳感器

213-應(yīng)變傳感器 214-應(yīng)變傳感器

22-加載臂 23-扭矩傳感器

24-第二試件 31-柔性件

32-拉力傳感器 33-絲杠

34-手輪 35-襯套

36-平鍵 37-基座

38-施力組件 311-空心結(jié)構(gòu)

312-連接結(jié)構(gòu) 312a-第一工形件

312b-第二工形件

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書的術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟的過程或結(jié)構(gòu)的裝置不必限于清楚地列出的那些結(jié)構(gòu)或步驟而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程或裝置固有的其它步驟或結(jié)構(gòu)。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的扭矩測量驗(yàn)證裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例提供的裝置包括：

工作臺11、扭矩測量單元、以及結(jié)構(gòu)相同的兩個加載單元；

其中，扭矩測量單元包括第一試件21和加載臂22，第一試件21的一端通過法蘭盤固定在工作臺11上，第一試件21的另一端通過螺栓或焊接的方式與加載臂22固定連接，加載臂的兩端分別與兩個加載單元連接，并通過加載單元為加載臂22施加力偶。優(yōu)選的，本實(shí)施例將第一試件21固定在加載臂22的中心區(qū)域上，使得第一試件21和加載臂22的中心軸重合，即本實(shí)施例中提供的扭矩測量驗(yàn)證裝置關(guān)于第一試件21的中心軸軸對稱。

特別的，圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的加載單元的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本實(shí)施例中加載單元包括柔性件31、拉力傳感器32和施力組件38。柔性件31的一端與加載臂22連接，另一端與拉力傳感器32的一端連接，拉力傳感器32的另一端與施力組38件連接，施力組件38固定在工作臺11上，用于為所述加載臂施加力偶。

這里需要說明的是：在本實(shí)施例中，第一試件21為主要的承力件。當(dāng)在加載臂22的兩端施加水平力偶后，在力的傳遞下，第一試件21將受到扭矩的作用，因此，第一試件21必須具備很好的剛度。然而，較大的剛度會使第一試件21表面的局部應(yīng)變變小，不便于測試。因此，本實(shí)施例中，試件21可以做成空心的圓柱形結(jié)構(gòu)，以在具備較高的剛度的同時，也不影響試件的局部應(yīng)變。

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的柔性件31的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，柔性件包括：空心結(jié)構(gòu)311，以及與空心結(jié)構(gòu)固定連接的連接結(jié)構(gòu)312。其中，空心結(jié)構(gòu)311與加載臂22連接，用于對加載臂22的受力進(jìn)行緩沖調(diào)整。實(shí)際應(yīng)用中，由于是對加載臂的兩端分別施加拉力的，這就導(dǎo)致了加載臂兩端的拉力會存在不相等的情況，此時通過空心結(jié)構(gòu)311的設(shè)置，能夠通過空心結(jié)構(gòu)311的形變對施加拉力進(jìn)行緩沖和微調(diào)，進(jìn)而使得整體結(jié)構(gòu)的受力不會受到影響，提高了驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性。特別的，在圖3中空心結(jié)構(gòu)311具體為方形的空心結(jié)構(gòu)，但是在實(shí)際應(yīng)用中，空心結(jié)構(gòu)不僅僅可以被體現(xiàn)為方形的空心結(jié)構(gòu)，還以被具體為諸如圓形、菱形等空心結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中不做具體限定。

圖3中，連接結(jié)構(gòu)312與空心結(jié)構(gòu)311一體結(jié)構(gòu)，且連接結(jié)構(gòu)312與拉力傳感器32固定連接，用于對加載臂22的受力方向進(jìn)行調(diào)整，使得加載臂的受力方向始終保持不變。優(yōu)選地，本實(shí)施例中連接結(jié)構(gòu)312由兩個一體成型的工形件312a和312b組成，且兩個工形件之間設(shè)置有凹陷部的側(cè)面互相垂直，具體的，本實(shí)施例中，將其中第一工形件312a的凹陷部設(shè)置為朝向水平方向，并在力的作用下通過向水平方向的凹陷部彎曲偏轉(zhuǎn)，使得加載臂在水平方向上的受力方向始終保持不變。將第二工形件312b的凹陷部設(shè)置為朝向豎直方向，并在力的作用下通過向豎直方向的凹陷部彎曲偏轉(zhuǎn)，使得加載臂在豎直方向上的受力方向保持不變。

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例提供的施力組件38的機(jī)構(gòu)示意圖，如圖4所示，施力組件38包括：

絲杠33、手輪34、襯套35、平鍵36和基座37；

其中，基座37通過焊接或螺栓的方式固定在工作臺11上，所述基座37上設(shè)置有通孔，襯套35嵌設(shè)在所述通孔中，襯套35的內(nèi)表面上設(shè)置有盲孔，平鍵36嵌設(shè)在盲孔內(nèi)，絲杠33上設(shè)置有U型通槽，絲杠33透過U型通槽與平鍵36配合安裝，絲杠33的一端與拉力傳感器32固定連接，另一端透過35襯套和平鍵36與手輪34螺接。

在實(shí)際驗(yàn)證操作中，手輪34轉(zhuǎn)動，并在基座37的限制下無法直線移動只能旋轉(zhuǎn)，絲杠33受到平鍵36的限制不會跟轉(zhuǎn)，只能直線移動，因此，手輪34的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榻z杠33的直線移動，并通過力的傳動實(shí)現(xiàn)了在加載臂22上施加拉力的目的。

特別的，為了降低手輪34與襯套35之間的摩擦力，減少襯套35的磨損，實(shí)際應(yīng)用中還可以在襯套35朝向手輪34的一端上設(shè)置推力球軸承。

實(shí)際驗(yàn)證操作過程中，可以根據(jù)需要在第一試件21的外圓周上黏貼多個應(yīng)變傳感器，用以對第一試件21的應(yīng)變量進(jìn)行檢測。本實(shí)施例中，優(yōu)選的，如圖7a所示，在第一試件21的外圓周正面上，相隔90度粘貼兩個應(yīng)變傳感器211和212，且應(yīng)變傳感器沿著第一試件21的軸線呈45度的方向粘貼。類似的，如圖7b所示，在第一試件21的外圓周背面上，相隔90度粘貼兩個應(yīng)變傳感器213和214。這樣共粘貼四個應(yīng)變傳感器211，212，213和214，其中211與213，212與214相隔180度。應(yīng)變傳感器211，212，213和214連接成如圖8所示的全橋電路，輸出應(yīng)變量。

測試時，通過測試儀器測得試件受扭矩作用后產(chǎn)生的應(yīng)變量ε。又有表達(dá)式如下：

第一試件21在扭矩作用下產(chǎn)生的應(yīng)力為τ＝E*ε/(1+μ),材料的抗扭截面系數(shù)

第一試件21的扭矩式中E為楊氏彈性模量，ε為測得的應(yīng)變量，μ為試件第一材料的泊松比，D為第一試件的外徑，d為第一試件的內(nèi)徑。

將測得的應(yīng)變量代入以上表達(dá)式，即可計算出試件所受的扭矩T_待驗(yàn)，即所要驗(yàn)證的測試量。

進(jìn)一步的，根據(jù)拉力傳感器測得的拉力獲取扭矩，方法如下：在加載的同時第一拉力傳感器和第二拉力傳感器會測得在加載臂兩端施加的拉力F₁和F₂，將F₁和F₂取平均后得到F，則有T_拉＝F*L，其中T_拉為拉力換算獲得的扭矩值，L為加載的力臂長度。將T_待驗(yàn)與T_拉進(jìn)行對比，即可驗(yàn)證應(yīng)變式扭矩測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例通過設(shè)置一工作臺，將扭矩測量單元固定在工作臺上，并分別將兩個結(jié)構(gòu)相同的加載單元連接在扭矩測量單元的加載臂的兩端上，通過加載單元為加載臂的兩端施加水平方向上的力偶，獲得試件的扭矩，進(jìn)而將獲得的試件的扭矩與相同力偶下，通過應(yīng)變式扭矩測量方法獲得的扭矩進(jìn)行對比，即可實(shí)現(xiàn)對應(yīng)變式扭矩測量結(jié)果的驗(yàn)證，確保了扭矩測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。并且本發(fā)明實(shí)施例通過在柔性件中設(shè)置空心結(jié)構(gòu)和連接結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對加載臂受力大小和受力方向的微調(diào)，從而避免了由于加載臂兩端施力不均所導(dǎo)致的驗(yàn)證結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，并且能夠保證加載臂的受力方向始終不變。

圖5為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的扭矩測量驗(yàn)證裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，本實(shí)施例在圖1所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上，扭矩測量單元還包括：扭矩傳感器23。

其中，扭矩傳感器23的一端與第一試件21遠(yuǎn)離工作臺11的一端固接，扭矩傳感器23的另一端與加載臂22固接。

實(shí)際驗(yàn)證操作過程中，根據(jù)拉力傳感器測得的拉力獲取扭矩，方法如下：在加載的同時第一拉力傳感器和第二拉力傳感器會測得在加載臂兩端施加的拉力F₁和F₂，將F₁和F₂取平均后得到F，則有T_拉＝F*L，其中T_拉為拉力換算獲得的扭矩值，L為加載的力臂長度。

進(jìn)一步的，通過扭矩傳感器23直接測得扭矩T₁，并將T_拉與T₁進(jìn)行對比，驗(yàn)證扭矩測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例在圖1所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上，通過在加載臂22和第一試件21之間增設(shè)一個扭矩傳感器23，通過扭矩傳感器23直接對扭矩值進(jìn)行測量，降低了驗(yàn)證過程的計算復(fù)雜度，提高了驗(yàn)證效率。

實(shí)際應(yīng)用中，為了便于人員操作，所以扭矩測量驗(yàn)證裝置需要設(shè)計達(dá)到一定的高度。而當(dāng)選定的扭矩傳感器的直徑不大時，若是將1個試件做的過長，試件容易變形，會影響驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此為了進(jìn)一步保證試件的剛度，在扭矩測量單元中可以采用多個試件的結(jié)構(gòu)。

以兩個試件為例，圖6為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的扭矩測量驗(yàn)證裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，本實(shí)施例在圖4所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上，扭矩測量單元還包括：第二試件24。

其中，第二試件24的一端與扭矩傳感器23遠(yuǎn)離第一試件21的一端連固接，所述第二試件24的另一端與加載臂22固接。本實(shí)施例中第二試件24與第一試件21的結(jié)構(gòu)和特征相同，在這里不再贅述。

實(shí)際驗(yàn)證操作過程中，在第一試件21的外圓周上，如圖7a-圖7b所示相隔180度粘貼兩個應(yīng)變傳感器，且應(yīng)變傳感器沿著第一試件21的軸線呈45度的方向粘貼，共粘貼四個應(yīng)變傳感器并接成全橋電路，輸出應(yīng)變量。正式測試時，通過應(yīng)變傳感器測得試件受扭矩作用后的產(chǎn)生的應(yīng)變量，上述表達(dá)式計算試件所受的扭矩T_待驗(yàn)。

進(jìn)一步的，通過將扭矩傳感器23測得的扭矩T₁與T_待驗(yàn)進(jìn)行對比，驗(yàn)證應(yīng)變式扭矩測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明在圖5所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上，通過在加載臂和扭矩傳感器之間增設(shè)一試件，不但增高了扭矩測量驗(yàn)證裝置的高度，方便了操作，還保證了試件的剛度，確保了驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。