一种扭矩传感器组件及测量扭矩的方法技术

本发明专利技术涉及一种扭矩传感器，特别涉及一种扭矩传感器组件及测量扭矩的方法，包括扭矩传感器和固定件，用于测量位于减速机输出端的齿轮轴的扭矩，齿轮轴的自由端沿轴心方向开设有安装孔，扭矩传感器和固定件位于安装孔内，扭矩传感器包括扭转轴和应变片，应变片紧贴在扭转轴的表面，扭转轴通过固定件固定在安装孔内。本发明专利技术通过将扭矩传感器置于齿轮轴的安装孔内，达到了节省安装空间的效果，实现了将扭矩传感器安装至狭小空间内的减速机输出端上，以便直接测量齿轮轴扭矩，从而提高测量的准确性；同时也达到了通过小量程的扭矩传感器测量齿轮轴大扭矩的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种扭矩传感器组件及测量扭矩的方法
本专利技术涉及一种扭矩传感器，特别涉及一种扭矩传感器组件及测量扭矩的方法。
技术介绍
扭矩传感器被广泛用于工业中各种扭矩检测的场合。在海上升降平台上，升降平台支撑在三个竖直设置的支撑柱上，支撑柱上设置有齿条，升降平台上设置有多个提升齿轮与支撑柱上的齿条啮合，一般每个齿条上啮合有18-24个提升齿轮，通过多个提升齿轮的同步转动带动升降平台沿支撑柱升降。由于海上升降平台自身的自重非常大，因此要求每个提升齿轮的负载大致均等，如果提升齿轮的负载不均匀的话，负载较大的提升齿轮轴在长期受力作用下会相较其他提升齿轮轴疲劳程度较高，容易出现断裂。一旦某一侧的提升齿轮轴断裂，会导致该侧的其他提升齿轮轴受力增大，轻则导致平台倾斜，严重甚至会导致平台崩塌。现有技术中，扭矩传感器设置于电机和减速机之间测量减速机的输入扭矩，或者设置于减速机与负载之间测量减速机的输出扭矩，现有的扭矩传感器一般是通过联轴器与电机和减速机相连接，或者通过联轴器与减速机和负载相连接。海上升降平台的提升齿轮驱动结构包括电机、减速机和提升齿轮，将上述传感器应用于海上升降平台来测量提升齿轮轴的扭矩时，由于上述的扭矩传感器占用的体积较大，而海上升降平台上减速机与提升齿轮之间的空间比较小，难以将上述扭矩传感器安装在减速机与提升齿轮之间直接测量减速机输出轴扭矩（即提升齿轮轴的扭矩），因此只能将扭矩传感器安装至电机与减速器之间来测量减速机的输入轴扭矩，再经过换算得出减速机的输出轴扭矩。又由于减速机内部存在阻力以及损耗，且每一台减速机的阻力和损耗均不相同，并且同一台减速机随着使用时间的增大阻力和损耗也会发生变化，因此测量减速机输入轴扭矩之后再进行换算得出减速机输出轴扭矩的数值不能准确地反映每个提升齿轮轴的扭矩，长时间使用时也会出现提升齿轮轴负载不均的问题，并且这种问题通过设置在减速机与电机之间的扭矩传感器难以直接反映出。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种扭矩传感器组件及测量扭矩的方法，解决了现有技术中测量减速机输入轴扭矩再换算得出减速机输出轴扭矩时输出轴扭矩误差较大的问题，达到了降低输出轴扭矩测量误差的效果。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种扭矩传感器组件，包括扭矩传感器和固定件，用于测量位于减速机输出端的齿轮轴的扭矩，齿轮轴的自由端沿轴心方向开设有安装孔，扭矩传感器和固定件位于安装孔内，扭矩传感器包括扭转轴和应变片，应变片紧贴在扭转轴的表面，扭转轴通过固定件固定在安装孔内。通过采用上述技术方案，扭矩传感器位于齿轮轴的安装孔内，扭矩传感器所占的体积较小，并且可以隐藏式的安装在齿轮轴内，当齿轮轴受力扭转时，通过齿轮轴的变形通过固定件传递至扭转轴，从而导致应变片变形，应变片变形后电阻发生变化，而通过应变片的变形能够测得扭转轴的扭矩，经过换算后即能够得到齿轮轴的扭矩，扭矩的换算过程仅涉及减速机输出端的齿轮轴，与减速机的阻力和损耗无关，因此大大增大了测量的准确性。较佳地，扭转轴与齿轮轴同轴设置。通过采用上述技术方案，扭转轴能够与齿轮轴同步转动，保证测量的准确性。较佳地，固定件包括同轴设置的两组内衬套、外衬套和调紧件，内衬套的内侧壁分别套设在扭转轴的两端，外衬套的外侧壁插接在安装孔内；内衬套外周面的直径沿轴线方向上先增大后减小，形成第一斜面和第二斜面，外衬套内周面的直径沿轴线方向上先减小后增大，形成第三斜面和第四斜面，在扭矩传感器组件处于安装状态时第一斜面与第三斜面相对；调紧件位于外衬套与内衬套之间，包括两片环形的抵接片以及拉紧螺栓，两片抵接片分别与第一斜面和第三斜面以及第二斜面和第四斜面抵接，拉紧螺栓均匀布置在抵接片上，且拉紧螺栓穿过一侧抵接片与另一侧抵接片螺纹连接。通过采用上述技术方案，首先将扭转轴插入内衬套的内周面，之后将两个抵接片分别置于内衬套和外衬套的两侧，并且初步拧紧拉紧螺栓使外衬套不会脱离抵接片，之后将外衬套插入安装孔内，直至扭转轴位于合适位置，最后拧紧拉紧螺栓，在拉紧螺栓的作用下两个抵接片互相靠近，通过抵接片与第一斜面至第四斜面的抵接作用，抵接片将外衬套抵紧至安装孔内侧壁以及将内衬套抵紧至扭转轴，保证当齿轮轴发生扭转变形时变形量能够通过外衬套、抵接片和内衬套传递至扭转轴，使扭转轴发生扭转变形。较佳地，内衬套与扭转轴之间以及外衬套与安装孔之间通过键联接。通过采用上述技术方案，能够防止外衬套与安装孔之间以及内衬套与扭转轴之间在扭转时产生滑动，保证齿轮轴扭转变形时带动外衬套扭转变形以及内衬套扭转变形时带动扭转轴扭转变形。较佳地，内衬套的外周面以及外衬套的内周面沿轴向开设有若干扭转槽，抵接片的外周面以及内周面上一体设置有与扭转槽配合的配合部。通过采用上述技术方案，扭转槽与配合部的配合能够防止抵接片与内衬套和外衬套之间在扭转变形时发生滑动，保证了外衬套与抵接片以及抵接片与内衬套的扭转变形传递能力。一种测量扭矩的方法，包括以下步骤：S1：在测量处所在测量轴的端面上沿轴线方向开设安装孔；S2：将扭矩传感器通过固定件安装在安装孔内，保证扭矩传感器的扭转轴与安装孔同轴；S3：将扭矩传感器测量的扭矩换算成测量轴的扭矩。通过采用上述技术方案，将扭矩传感器置于测量轴的安装孔内，能够节省大量的安装空间，当测量轴发生扭转变形时，扭转变形能够通过固定件传递至扭矩传感器的扭转轴，这样能够将测量轴的大扭矩转换成扭转轴的小扭矩，根据小量程的扭矩传感器测量结果进行换算得出测量轴的大扭矩数值。综上所述，本专利技术具有以下技术效果：1.通过将扭矩传感器置于齿轮轴的安装孔内，达到了节省安装空间的效果，实现了将扭矩传感器安装至狭小空间内的减速机输出端上，以便直接测量齿轮轴扭矩，从而提高测量的准确性；同时也达到了通过小量程的扭矩传感器测量齿轮轴大扭矩的效果；2.通过安装孔与外衬套的键联接、内衬套与扭转轴的键联接以及抵接片上的配合部与外衬套和内衬套上的扭转槽的配合，达到了稳定将齿轮轴的扭转变形传递至扭转轴的效果。附图说明图1是本专利技术的剖面结构示意图；图2是图1中的局部A处放大图；图3是固定件的爆炸结构示意图。图中，1、扭矩传感器；11、扭转轴；12、应变片；2、固定件；21、内衬套；211、第一斜面；212、第二斜面；221、第三斜面；222、第四斜面；22、外衬套；23、调紧件；231、抵接片；2311、配合部；232、拉紧螺栓；24、扭转槽；3、齿轮轴；31、安装孔。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。实施例一：如图1所示，一种扭矩传感器组件，用于海上升降平台上测量提升齿轮的齿轮轴3的扭矩，位于减速机的输出端。所述扭矩传感器组件包括扭矩传感器1和固定件2，齿轮轴3的自由端沿轴心方向开设有安装孔31，扭矩传感器1和固定件2位于安装孔31内，并且扭矩传感器1通过固定件2固定在安装孔31内。当齿轮轴3由于负载发生扭转变形时，齿轮轴3的扭转变形能够通过固定件2传递至扭矩传感器1，从而使得扭矩传感器1产生扭矩读数。由于扭矩传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扭矩传感器组件，包括扭矩传感器（1）和固定件（2），其特征在于，用于测量位于减速机输出端的齿轮轴（3）的扭矩，齿轮轴（3）的自由端沿轴心方向开设有安装孔（31），扭矩传感器（1）和固定件（2）位于安装孔（31）内，扭矩传感器（1）包括扭转轴（11）和应变片（12），应变片（12）紧贴在扭转轴（11）的表面，扭转轴（11）通过固定件（2）固定在安装孔（31）内。

【技术特征摘要】
1.一种扭矩传感器组件，包括扭矩传感器（1）和固定件（2），其特征在于，用于测量位于减速机输出端的齿轮轴（3）的扭矩，齿轮轴（3）的自由端沿轴心方向开设有安装孔（31），扭矩传感器（1）和固定件（2）位于安装孔（31）内，扭矩传感器（1）包括扭转轴（11）和应变片（12），应变片（12）紧贴在扭转轴（11）的表面，扭转轴（11）通过固定件（2）固定在安装孔（31）内。2.根据权利要求1所述的一种扭矩传感器组件，其特征在于，扭转轴（11）与齿轮轴（3）同轴设置。3.根据权利要求2所述的一种扭矩传感器组件，其特征在于，固定件（2）包括同轴设置的两组内衬套（21）、外衬套（22）和调紧件（23），内衬套（21）的内侧壁分别套设在扭转轴（11）的两端，外衬套（22）的外侧壁插接在安装孔（31）内；内衬套（21）外周面的直径沿轴线方向上先增大后减小，形成第一斜面（211）和第二斜面（212），外衬套（22）内周面的直径沿轴线方向上先减小后增大，形成第三斜面（221）和第四斜面（222），在扭矩传感器组件处于安装状态时第一斜面（211）与第三斜面（221）相对；调紧件（23）位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：时大卫，
申请(专利权)人：北京世通科创技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11