[其他]立式組合梁應變式扭矩傳感器

無效

• 申請號: 88211745
• 申請日: 1988-05-07
• 公開（公告）號: CN88211745U
• 公開（公告）日: 1988-12-21
• 發明（設計）人: 陳剛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01L3/14
• 分類號: G01L3/14
• 代理公司: 上海交通大學專利事務所
• 代理人: 張宗明

本發明為一種立式組合梁應變式扭矩傳感器，屬傳感器技術領域。

在科研和生產實踐中，對傳動機械的效率、扭矩測定已有許多方法：應變式，相位差式，閃光、電力測功器等。這些測功裝置的共同點是它們都是直接測定傳動裝置軸的功率、扭矩等參數，而且這些傳動裝置多是臥式的。圖1為常用的測試原理圖。電動機1通過與之一起旋轉的扭矩傳感器5帶動被測的傳動裝置4，傳動裝置的輸出軸再通過一個扭矩傳感器帶動負荷3。但在實際使用中有許多傳動裝置是立式的，若用常規方法測試則有許多不便之處。例如，熱電廠、化工廠等大量使用著閥門電動裝置，這些裝置多是立式傳動的。在生產閥門電動頭的工廠中，產品出廠前需對其控制力矩作測試檢驗。在使用工廠中，在大修期也必需對電動裝置的控制力矩進行校驗。在化工廠中，有時在生產過程中也需要測試反應釜的扭矩，以確定反應物粘度，從而控制化工產品的質量。這種立式傳動裝置若采用常規的測試方法，勢必使高度很大，構造上難以布置；而且由于傳感器隨傳動軸一起旋轉，使信號的取出增加了困難，需采用復雜的集電環或無線發射和接收裝置，不僅價高，而且降低了可靠性。本發明的目的，主要在于克服傳統扭矩傳感器的上述缺點，特別是用于立式傳動測試時的缺點，開發一種簡單方便而又準確的立式扭矩傳感器，以滿足科研和生產的需要。

本發明的立式組合梁應變式扭矩傳感器，是一種新型應變式扭矩傳感器。與已有的應變式傳感器相比，具有以下的技術特征：應變片不是粘貼在轉動軸上而是粘貼在裝于基座上的筒形組合梁上。因傳感器不再隨軸旋轉，因而無需集電環等即可方便地將電源接入和引出測試信號。顯然，這種新型的組合梁式扭矩傳感器，消除了磨損件，使用壽命長，性能穩定，可滿足各種立式傳動裝置的扭矩測試要求，也可用于臥式傳動裝置的扭矩測試。

圖1是傳統的傳動扭矩測試原理圖；

圖2是用本發明進行立式傳動扭矩測試的幾種測試情況示意圖；

圖3是立式組合梁應變式扭矩傳感器的結構簡圖；

圖4是應變筒結構簡圖；

圖5是應變筒中部展開圖；

圖6是雙連孔梁受力變形圖；

圖7是電阻應變片組成的橋路圖。

由圖2所示的測試原理可知，本發明的扭矩傳感器是通過測試基座對傳動裝置的支反力矩來測量扭矩的。圖2中1為電動機，3為負載，減速裝置4的輸入或輸出扭矩通過立式組合梁式扭矩傳感器2傳到基座上。測得該傳感器在扭矩作用下的變形，即可得到扭矩的大小。

圖3給出了立式組合梁應變式扭矩傳感器的一種構造，它由下法蘭1，上法蘭4，應變筒2，防護套3，插座5和連接件等組成。應變筒也可以和上下法蘭的一個或二個做成一體。圖4為應變筒的結構示意圖。圖5為其中間部份的展開圖。它的形狀是在一個筒形構件中部沿圓周均布地挖空幾處（如圖中所示的4處），因而在中部只留下幾個均布的實體梁組成的組合梁。應變筒上的電阻應變片信號可通過防護套3內的電線引到插座5上，再由插頭接入電阻應變儀。應變筒是根據雙連孔梁原理進行設計的。圖6為一個雙連孔梁受力后的變形圖，其應變為：

ε＝ (6Pl)/(bh²E) …… （1）

式中P＝ 1/2 F……為載荷。

h＝ 1/2 H－r 為貼應變片部位梁的厚度。

r——圓孔半徑

E——材料的彈性模數

b——為梁的厚度

l——孔中心距的二分之一

雙連孔梁的計算方法是將梁筒化成單懸臂梁，將載荷F平均分配在每根梁上進行計算的。如果有多個雙連孔梁組成的組合梁，假定梁數為n，若能將載荷F平均地分配在每根梁上進行計算，則對沿圓周分布的n個組合梁也應成立。

如圖4和圖5所示的由4根梁組成的組合梁，其A－A剖面處為矩形斷面，當應變筒受到外力矩M作用時，應變筒存在反力矩M。

M＝F·R

式中R——為圓筒平均半徑

F——作用于半徑處的圓周力

則圓周力F平均分配在四根梁上，由此根據（1）式

ε＝ (σR_l)/(bh²E)

得????????

h = σPlbε]]>