一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置及其使用方法，该装置包括立柱、液压胀紧套、磁粉制动器固定板、柱套、磁粉制动器、升降螺纹套、丝杠、耦合器、电磁离合器、膜片联轴器、下限位开关、上限位开关、丝杠动力机构、驱动机构和控制系统，丝杠动力机构包括异步电机和蜗轮蜗杆机构，驱动机构包括90

【技术实现步骤摘要】
一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置及其使用方法，属于扭矩传感器校准


技术介绍

[0002]扭矩传感器广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、石油钻探等众多领域，在机械传动系统中，扭矩既是测算动力系统输出功率的重要参数，也是监测动力系统工作状态和健康状况的重要指标。由于动力系统在转动或摆动的过程中，传递的扭矩值是变化的，故扭矩传感器的动态参数是衡量其是否满足测量需求的重要参考标准，在测量动态扭矩参数的应用场合，动态扭矩应用前，对其动态参数进行校准，是保证测量参数准确可靠的重要保证。
[0003]到目前为止，动态扭矩参数的溯源仍是行业亟待解决的难题，国内外开展了大量相关研究工作，主要的测试方法包括负阶跃法、冲击法和正弦激励法。负阶跃法是利用砝码施加力矩，在数十微秒内撤掉力矩，并测量传感器的振动参数，以分析其固有频率和阻尼，目前国内可做到的技术指标为：幅值范围（1~200）Nm、频率范围（0.1~100Hz），随着频率的上升，幅值逐渐降低；冲击法是利用脉冲力对传感器进行激励，通过采集扭矩传感器的输出信号、力锤的输出信号和加速度传感器的输出信号，进行模态分析，得到扭矩传感器的固有频率和阻尼，目前国内可做到的技术指标为：幅值范围（0~5）Nm、脉宽不大于3ms；正弦激励法是利用激振器和动态力传感器，配合力臂对扭矩传感器进行正弦激励，测量扭矩传感器的阻尼和共振频率，目前国内可做到的技术指标为：幅值范围（10~100）Nm、时间常数不小于0.05ms。
[0004]另外，有相关计量机构采用比较法进行动态扭矩参数校准，即在施加动态扫频力矩下，比较标准扭矩传感器与被校扭矩传感器的输出值，所使用的标准扭矩传感器为国外采购的动态扭矩传感器，且频率和扭矩幅值范围有限。德国PTB在动态扭矩参数校准方面，采用的校准方法为利用力矩电机作为正弦力矩激励装置，配合摆锤和加速度测量装置，根据摆锤的转动惯量和加速度值，将扭矩传感器的输出值与计算值进行比较，技术指标为：幅值范围（0~20）Nm，频率范围（0~1000）Hz，随着频率的上升，幅值逐渐降低。
[0005]综上可知，现有技术对于扭矩传感器的校准幅值范围较为有限，不能对幅值范围较大的扭矩传感器进行校准。
[0006]基于上述问题，专利号为2019112854829的中国专利公开了一种制动式固有频率法动态校准扭矩传感器的装置及校准方法，包括机械校准装置和电气控制系统，所述机械校准装置包括地基、支撑架、伺服电机、离合器、连接轴、制动器、下耦合器、扭矩传感器、上耦合器、标准惯量盘、气浮轴承、玻璃圆光栅和光栅读数头；所述电气控制系统包括角度信号调理采集装置、扭矩测量仪、制动器控制装置、电机控制装置和计算机。通过将光栅读数头测量的扭矩幅值曲线与扭矩测量仪测量的扭矩波形进行比对校准，可以有效提高扭矩传感器的校准幅值。
[0007]其中，制动器是动态扭矩传感器校准用的激励装置，目前国内已有的动态扭矩传
感器校准装置按照激励方式划分，有正弦法动态扭矩校准装置和负阶跃法动态扭矩校准装置。正弦法动态扭矩传感器校准装置采用角摆动式力矩电机作为激励装置，该类型力矩电机在运动时需克服较大的惯性作用，其内部结构、控制系统复杂，成本较高；负阶跃法动态扭矩传感器校准装置的激励装置为旋转式力矩电机和爆炸螺栓，力矩电机施加稳定力矩后，爆炸螺栓起爆，力矩瞬时卸载，实现负阶跃加载，但爆炸螺栓成本较高，该校准装置在对扭矩传感器校准过程中，需用到多个爆炸螺栓，造成扭矩传感器的校准费用较高。
[0008]因此，亟需开发一种新的制动扭矩加载装置，不仅用于制动式固有频率法动态校准扭矩传感器的装置，而且解决目前扭矩加载装置（激励装置）结构复杂、造价及校准成本高的问题，同时可在需用到动态力矩激励的测试设备上使用。

技术实现思路

[0009]基于上述问题，本专利技术提供一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置及其使用方法，简化装置结构，大大降低动态扭矩传感器的校准成本和设备造价。
[0010]本专利技术采用的技术方案是，一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置，包括：立柱、上限位开关、下限位开关、磁粉制动器固定板、磁粉制动器、丝杠、耦合器、电磁离合器、膜片联轴器、丝杠动力机构、驱动机构和控制系统，四根立柱间隔预定距离呈矩阵竖直安装，上限位开关和下限位开关分别间隔预定距离安装在立柱上，上限位开关和下限位开关之间间隔预定距离水平设置两组磁粉制动器固定板，磁粉制动器固定板四角通过螺钉刚性连接柱套，所述柱套套设于立柱上且与立柱之间通过液压胀紧套连接，磁粉制动器刚性连接于两组磁粉制动器固定板之间，磁粉制动器主轴与磁粉制动器固定板中轴线同轴，且磁粉制动器主轴上下两端分别贯穿两组磁粉制动器固定板，磁粉制动器主轴下端通过胀紧套与耦合器同轴刚性连接，耦合器通过键同轴连接电磁离合器，电磁离合器下端通过胀紧套连接膜片联轴器，膜片联轴器与驱动机构连接，所述磁粉制动器固定板上位于中轴线两侧对称安装升降螺纹套，丝杠安装在升降螺纹套内，形成螺纹副，丝杠下端连接丝杠动力机构，所述上限位开关、下限位开关、磁粉制动器、电磁离合器、驱动机构和丝杠动力机构与控制系统电连接；其中，当液压胀紧套胀紧时，磁粉制动器固定板通过柱套与立柱紧固连接，当液压胀紧套松弛时，柱套与立柱不连接，磁粉制动器固定板可上下移动。
[0011]优选地，所述制动扭矩加载装置还包括地基和钢制基座，地基采用钢筋混凝土制成，内部开设凹槽，地基上设有地脚螺栓，钢制基座水平放置于地基上并通过螺母和地脚螺栓与地基刚性连接，钢制基座上设有T型通孔，立柱采用螺母和胀紧套通过T型通孔紧固在钢制基座上。
[0012]优选地，所述驱动机构包括安装在地基凹槽内的90
°
减速机、扭矩转速传感器和伺服电机，90
°
减速机的输出轴通过键连接膜片联轴器，90
°
减速机的输入轴与扭矩转速传感器通过联轴器连接，扭矩转速传感器与伺服电机通过联轴器连接。
[0013]优选地，所述升降机构包括蜗轮蜗杆机构和异步电机，蜗轮蜗杆机构输出端连接丝杠下端，输入端与异步电机通过联轴器连接，异步电机固定于钢制基座上。
[0014]优选地，所述控制系统包括驱动控制柜和工控机，磁粉制动器、电磁离合器、扭矩转速传感器、伺服电机、异步电机、下限位开关和上限位开关电连接驱动控制柜，驱动控制
柜电连接工控机。
[0015]优选地，所述升降螺纹套位于磁粉制动器固定板中轴线与对应的磁粉制动器固定板边缘之间的连线的中垂线上。
[0016]优选地，所述上限位开关与下限位开关之间的距离为500
‑
650mm。
[0017]一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置的使用方法，包括以下步骤：步骤一、测试开始时，首先确定上限位开关和下限位开关在立柱上的位置，以保证磁粉制动器升降的范围，液压胀紧套处于松弛状态，电磁离合器与膜片联轴器处于未紧固连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置，其特征在于，包括：立柱（1）、上限位开关（19）、下限位开关（18）、磁粉制动器固定板（3）、磁粉制动器（5）、丝杠（7）、耦合器（8）、电磁离合器（9）、膜片联轴器（10）、丝杠动力机构、驱动机构和控制系统，四根立柱（1）间隔预定距离呈矩阵竖直安装，上限位开关（19）和下限位开关（18）分别间隔预定距离安装在立柱（1）上，上限位开关（19）和下限位开关（18）之间间隔预定距离水平设置两组磁粉制动器固定板（3），磁粉制动器固定板（3）四角通过螺钉刚性连接柱套（4），所述柱套（4）套设于立柱（1）上且与立柱（1）之间通过液压胀紧套（2）连接，磁粉制动器（5）刚性连接于两组磁粉制动器固定板（5）之间，磁粉制动器（5）主轴与磁粉制动器固定板（3）中轴线同轴，且磁粉制动器（5）主轴上下两端分别贯穿两组磁粉制动器固定板（3），磁粉制动器（5）主轴下端通过胀紧套与耦合器（8）同轴刚性连接，耦合器（8）通过键同轴连接电磁离合器（9），电磁离合器（9）下端通过胀紧套连接膜片联轴器（10），膜片联轴器（10）与驱动机构连接，所述磁粉制动器固定板（3）上位于中轴线两侧对称安装升降螺纹套（6），丝杠（7）安装在升降螺纹套（6）内，形成螺纹副，丝杠（7）下端连接丝杠动力机构，所述上限位开关（19）、下限位开关（18）、磁粉制动器（5）、电磁离合器（9）、驱动机构和丝杠动力机构与控制系统电连接；其中，当液压胀紧套（2）胀紧时，磁粉制动器固定板（3）通过柱套（4）与立柱（1）紧固连接，当液压胀紧套（2）松弛时，柱套（4）与立柱（1）不连接，磁粉制动器固定板（3）可上下移动。2.根据权利要求1所述的一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置，其特征在于，所述制动扭矩加载装置还包括地基（12）和钢制基座（11），地基（12）采用钢筋混凝土制成，内部开设凹槽，地基（12）上设有地脚螺栓，钢制基座（11）水平放置于地基（12）上并通过螺母和地脚螺栓与地基（12）刚性连接，钢制基座（11）上设有T型通孔，立柱（1）采用螺母和胀紧套通过T型通孔紧固在钢制基座（11）上。3.根据权利要求2所述的一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置，其特征在于，所述驱动机构包括安装在地基（12）凹槽内的90
°
减速机（13）、扭矩转速传感器（14）和伺服电机（15），90
°
减速机（13）的输出轴通过键连接膜片联轴器（10），其输入轴与扭矩转速传感器（14）通过联轴器连接，扭矩转速传感器（14）与伺服电机（15）通过联轴器连接。4.根据权利要求2所述的一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置，其特征在于，所述升降机构包括蜗轮蜗杆机构（17）和异步电机（16），蜗轮蜗杆机构（17）输出端连接丝杠（7）下端，输入端与异步电机（16）通过联轴器连接，异步电机（16）固定于钢制基座（11）上。5.根据权利要求4所述的一种动态扭矩传感器校准用制动扭矩加载装置，其特征在于，所述控制系统包括驱动控制柜（20）和工控机（21），磁粉制动器（5）、电磁离合器（9）、扭矩转速传感器（14）、伺服电机（15）、异步电机（16）、下限...

【专利技术属性】
技术研发人员：金冉，吕翔，陈伟，朱永晓，厉巍，刘国富，张军，张旺，
申请(专利权)人：贵州航天计量测试技术研究所，
类型：发明
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