一种测量转轴扭矩值及无线数据传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及传感器测量技术领域，尤其为一种测量转轴扭矩值及无线数据传输装置，包括转轴组件4，应变片传感器组件2，用以保护所述传感器组件的防护组件1，供电组件3、控制设备组件5以及用于连接所述供电组件3与控制设备组件5的固定组件6。本发明专利技术中，通过组合防护组件1以及应变片传感器组件2形成测量结构，所述测量结构与供电组件3通过屏蔽导线与控制设备组件5连接，所述控制设备组件5与供电组件3通过屏蔽电线连接。控制设备组件5可以实时检测电压信号以测量扭矩值，并且控制设备组件5实时将采集到的扭矩值数据，通过无线数据通信传输方式传输给显示控制部分。该装置稳定可靠，测量精准有效，可有效测量转轴的扭矩值大小并进行无线数据传输。行无线数据传输。行无线数据传输。

【技术实现步骤摘要】
一种测量转轴扭矩值及无线数据传输装置


[0001]本专利技术涉及的是一种传感器测量
具体涉及到一种测量转轴扭矩值及无线传输装置。

技术介绍

[0002]在工业生产中传动转轴被广泛应用，例如石油钻探、开采工业领域，为了保证安全生产，通常需要对当前扭矩值进行实时测量，传统的做法是采用固定式滑环和电刷方式，将转轴上的电信号传输给控制设备。但由于滑环和电刷结构易磨损、寿命短、安装不便捷、无法使用所有滚动轴承扭矩的测量和无法适应转轴高速转动的现实情况，导致在使用过程中需要经常更换轴座，而造成测量设备损坏及测量误差较大。

技术实现思路

[0003]为了解决上述存在的问题，本专利技术提供一种转轴扭矩值测量及无线数据传输装置，该装置稳定可靠、测量精准高效，可有效测量转轴的扭矩值大小并进行无线数据传输。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：用相应的测量系统测量由于扭矩作用所产生的剪应力，从而计算出扭矩值。其优点是可直接测量转轴的扭矩变形，减少了因滑环和电刷磨损、老化等间接影响因素，造成对扭矩值测量不准确等问题。
[0005]由材料力学可知，当受扭矩作用时，轴表面有最大剪应力τmax。轴表面的单元体为纯剪应力状态，在与轴线成45度的方向上有最大正应力σ1和σ2，其值为｜σ1｜=｜σ2｜=τmax。相应变形为ε1和ε2，当测得应变后，便可算出τmax及扭矩。粘贴应变片时应沿与轴线成45
°
的方向粘贴。在此设备中将采用专用扭矩测量45度角应变片传感器组件2，粘贴于转轴组件4上。由于转轴在转动过程中，转轴的扭矩值会发生变化，因为应变片传感器组件2粘贴于转轴表面，伴随着应变片传感器组件2固有特性，其电阻值也发生变化。
[0006]由力学公式可以，扭矩的计算公式为：M=τ*W
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（1）其中式中M
‑‑‑
主动轴承受的扭矩；τ
‑‑‑
传动轴成承受的剪切力；W
‑‑‑
抗牛断面系数。
[0007]W=≈0.2D3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）其中式中，D
‑‑‑
转轴直径，则M=0.2*τ*D3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）因扭矩作用在与轴体轴线上成
±
45
°
方向的轴体表面上产生最大主应力σ1和最小
主应力σ3，其绝对值均等于最大剪应力T,即：∣σ1∣=∣σ3∣=τ
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（4）根据虎克定律，剪应力为：Τ=ε
1=
ε3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
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（5）其中式中：E
‑‑
传动轴材料的弹性模量。
[0008]μ
‑‑
传动轴材料的泊桑比。
[0009]ε
‑‑
传动轴的应变。
[0010]由公式（3）可知，扭矩与应变呈线性关系。
[0011]应变片传感器组件2完全的粘贴在轴表面，且应变片传感器组件2表面不能存在气泡。待应变片传感器组件2安全黏合后，用万用表测量阻值，待阻值一切正常后，应变片传感器组件2通过屏蔽导线（4芯线（4*0.25mm））与控制设备组件5连接。从图1中，可以看到供电组件3和控制设备组件5通过固定组件6牢牢的固定在转轴上，可以随着转轴随时转动，无须其他任何有线设备与之配合。供电组件3通过屏蔽电缆（2芯线（2*0.5mm））与控制设备组件5连接，为整个电路部分源源不断提供电能。根据图2所示，应变片组桥电路所示，控制设备组件5通电后，VEXC和AGND两端得电，通过应变片传感器组件2构成组桥电路，此时SENS
‑
和SENS+会产生电压信号。轴运动时,产生的机械形变引起贴在转轴表面上的应变片传感器组件2电阻发生变化,使其电桥失衡,产生与扭矩值呈正比的电压值, 根据公式（3）可知，扭矩和应变之间呈线性关系。通过组桥电路将扭矩和应变之间的关系，转变为扭矩和SENS
‑
、SENS+会产生电压信号之间的关系。因此控制设备组件5只需要实时检测SENS
‑
和SENS+会产生电压信号便可以测量扭矩值M。并且控制设备组件5实时将采集到的扭矩值数据，通过无线数据通信传输方式传输给显示控制部分。便于施工现场人员实时查看当前扭矩值。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该装置稳定可靠、测量精准高效，可有效测量转轴的扭矩值大小并进行无线数据传输。
附图说明
[0013]图1为本专利技术整体结构示意图。
[0014]图2为控制设备组件示意图。
[0015]图3为供电组件示意图。
[0016]图4为固定组件示意图。
[0017]图5为防护组件示意图。
[0018]图6为转轴组件示意图。
[0019]图7为应变片传感器组件示意图。
[0020]图8为组桥电路图。
[0021]图中：1
‑
防护组件、2
‑
应变片传感器组件、3
‑
供电组件、4
‑
转轴组件、5
‑
控制设备组件、6
‑
固定组件。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]请参阅图1
‑
8，本专利技术提供一种技术方案：对将要转轴组件4上安装应变片组件位置进行打磨抛光，去除油渍、霉点，锈渍等杂质。在应变片传感器粘贴面均匀涂抹胶水，用镊子轻轻将应变片传感器轻轻放置于安装位置，同时要注意应变片传感器的安装方向，用塑料薄膜垫在上面，用手指沿一个方向轻轻滚压3分钟左右就可以。使应变片传感器组件2完全的粘贴在轴表面，且应变片传感器组件2表面不能存在气泡。待胶水与应变片传感器组件2安全黏合后，用万用表测量阻值，待阻值一切正常后，应变片组件通过屏蔽导线（4芯线（4*0.25mm））与控制设备组件5连接。从图1中，可以看到供电组件3和控制设备组件5通过固定组件6牢牢的固定在转轴上，可以随着转轴随时转动，无须其他任何有线设备与之配合。供电部分机构通过屏蔽电缆（2芯线（2*0.5mm））与控制设备组件5机构连接，为整个电路部分源源不断提供电能。根据图2所示，应变片组桥电路所示，控制设备组件5通电后，VEXC和AGND两端得电，通过应变片传感器组件2构成组桥电路，此时SENS
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和SENS+会产生电压信号。轴运动时,产生的机械形变引起贴在转轴表面上的应变片传感器组件2电阻发生变化,使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量转轴扭矩值及无线数据传输装置，包括转轴组件4，应变片传感器组件2，用以保护所述传感器组件的防护组件1，供电组件3、控制设备组件5以及用于连接所述供电组件3与所述控制设备组件5的固定组件6。2.根据权利要求1所述的一种测量转轴扭矩值及无线数据传输装置，其特征在于：通过组合防护组件1以及应变片传感器组件2形成测量结构，所述测量结构与供电组件3通过屏蔽导线与控制设备组件5连接，所述控制设备组件5与供电组件3通过屏蔽电线连接。3.根据权利要求1所述的一种测量转轴扭矩值及无线数据传输装置，其特征在于：由材料力学可知，当受扭矩作用时，测得应变后可算出τmax及扭矩；粘贴应变片时应沿与轴线成45

【专利技术属性】
技术研发人员：段学龙，
申请(专利权)人：黑龙江勇泰科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：