扭矩传感器及测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种扭矩传感器，包括法兰轴和应力传感器，其中，所述法兰轴两端面设置为法兰盘，用于固定连接动力设备的转轴或负载的转轴，本实用新型专利技术还涉及一种上述扭矩传感器的测量系统，包括顺序连接的负载、扭矩传感器和动力设备，所述扭矩传感器上的联轴器固定连接住动力设备的转轴和负载的转轴。通过在扭矩传感器的端面上设置法兰盘，一方面缩短了轴向方向的距离尺寸，提高了轴向稳定性，适用于特殊尺寸的工况条件，而且由于避免了使用轴承，更适用于高速和超高速的场合，应用面更广，另一方面，安装工序比较简单、便于操作。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种传感器，尤其是涉及一种扭矩传感器及测量系统。
技术介绍
在石油开采、电动机、铁路机械设备等领域有许多需要连续运转的重要 设备，为了获得这些机械设备的扭矩和功率等参数，人们采用扭矩传感器对 机械设备的转轴扭矩进行在线检测，随时掌握机械设备的性能和工作状况， 对机械设备的转轴进行动态检测和管理，以便实时调控。目前，现有技术中的扭矩传感器的两端有轴伸，而且轴伸比较长，约占到总长的1/2-1/3,在轴伸上安装有联轴器，所以整个扭矩传感器体积和重量 都比较大，在制造时不仅要耗费更多的材料，而且在很多场合因为没有足够 大的空间而无法安装，无法实现对某些机械设备的实时检测。现有技术中的 扭矩传感器的壳体是通过轴承来支撑和连接扭矩传感器的，由于轴承的使用 对转轴的转速范围有一定的限制，所以也就限制了扭矩传感器测量的转轴转 速的范围。在使用现有技术中的扭矩传感器时，扭矩传感器的转轴和待测的 动力设备或负载的转轴的中心必须一致，安装精度必须在0. 02mm以内，而待 测的动力设备或负载的振动很容易就将扭矩传感器与待测的动力设备和负载 之间的相对位置发生一定偏离，使三者转轴的中心位置不在一条直线上，由 此产生的弯矩和附加力会影响扭矩传感器的测量准确度，并使扭矩传感器与 待测的动力设备或负载的转轴、轴承等构件受到磨损，减少了扭矩传感器与 待测的动力设备或负载的使用寿命。而且现有技术中的扭矩传感器，安装和 调试的工序比较复杂，需要有一定安装和调试经验的专门技术人员才能够完 成，安装和调试所需要的时间也比较长，因此待测的动力设备或负载停用的时间也就比较长，因此安装和调试扭矩传感器的成本比较大。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种扭矩传感器，具有体积小、安装方便、成 本低等优点。为实现上述目的，本技术提供了一种扭矩传感器，包括法兰轴和应 力传感器，其中，所述法兰轴两端面设置为法兰盘，所述应力传感器安装在 法兰轴上，由电桥和信号处理电路构成。本技术扭矩传感器还包括联轴器，所述法兰轴通过所述固接螺栓 与所述联轴器固定连接，所述固接螺栓设置在所述法兰轴两端的法兰盘上； 测量装置，所述测量装置包括电源耦合变压器、信号耦合传输装置和测速轮， 所述电源耦合变压器和信号耦合传输装置，穿设在法兰轴的周围，所述测 速轮包括带栅槽的齿盘和发光晶体管，所述带栅槽的齿盘固定安装在法兰轴 上，所述发光晶体管安装在所述栅槽的齿盘侧面；底座，设置在所述法兰轴 的下方，所述底座上设置有调高螺栓，用于调节法兰轴的位置。本技术还提供了 一种扭矩传感器的测量系统，包括顺序固定连接的 负载、扭矩传感器和动力设备，所述扭矩传感器上的联轴器固定连接动力设 备的转轴和负载的转轴，其中，所述扭矩传感器两端面设置为法兰盘，所述 应力传感器安装在法兰轴上，由电桥和信号处理电路构成。本技术提供了 一种扭矩传感器及测量系统，通过在扭矩传感器的端 面上设置法兰盘， 一方面缩短了轴向方向的距离尺寸，提高了轴向稳定性， 适用于特殊尺寸的工况条件，而且由于避免了使用轴承，更适用于高速和 超高速的场合，具有了精度高、寿命长等优点，另一方面，扭矩传感器安装 的工序比较简单、便于操作，能快速固定连接到待测的动力设备的转轴和负 载的转轴上，缩短了安装时间，降低了安装成本。附图说明图1为本技术扭矩传感器的结构主示意图； 图2为本技术扭矩传感器的结构侧面示意图； 图3为本技术扭矩传感器的测量系统具体实施例的工作示意图 附图标记l-法兰轴； 2-应力传感器； 3-测速轮；4-壳体； 5-固接螺栓； 6-底座；7-调高螺栓； 8-联轴器； 9-电源耦合变压器10-信号耦合变压器 11-动力设备的转轴；12-负载的转轴。具体实施方式下面通过具体实施例，并结合附图对本技术做进一步的详细描述。 扭矩传感器实施例图1为本技术扭矩传感器的结构主示意图，图2为本技术扭矩 传感器的结构侧面示意图。如图1、图2所示，本技术扭矩传感器包括法 兰轴l、应力传感器2，其中，法兰轴1两端面设置为法兰盘，用于固定连接 动力设备的转轴11和所述负载的转轴12,应力传感器2安装在法兰轴1上， 包括由应力电阻片连接成的电桥和信号处理电路。本技术扭矩传感器还包括联轴器8，固接螺栓5设置在法兰轴1两 端面的法兰盘上，法兰轴1通过固接螺栓5与联轴器8的固定连接，法兰轴l 通过联轴器8固定连接动力设备的转轴11或负载的转轴12;环状的电源耦 合变压器9和环状的信号耦合传输装置10穿设在法兰轴1的周围，还可以 在法兰轴l的周围穿设壳体4，用于固定安装环状的电源耦合变压器9和信 号耦合传输装置IO,其中，电源耦合变压器9为应力传感器内部信号处理 电路提供电源，信号耦合传输装置10可以为信号耦合变压器，也可以为光 耦合信号传输装置，用于实现扭矩测量信号的无接触传递输出；测速轮3由带栅槽的齿盘、发光晶体管构成，用于测量法兰轴1的转速，发光晶体管安 装在法兰轴1上带栅槽的齿盘侧面，用于发射红外光，齿盘上的栅槽等距离均匀分布设置在齿盘的周边；底座6，底座6上设置有调高螺栓7，用于调节 扭矩传感器的位置。扭矩传感器的测量系统的具体实施例一图3为本技术扭矩传感器的测量系统具体实施例的工作示意图。如 图3所示，将扭矩传感器通过联轴器8分别与动力设备的转轴11、负载的转 轴12固定连接，并利用固接螺栓5将法兰轴1和联轴器8可靠固定连接，扭 矩传感器、动力设备和负载固定连接好以后，法兰轴1、动力设备的转轴11 和负载的转轴12三者的中心会在同一直线上，调节扭矩传感器的底座6上的 调高螺栓7,使穿设在扭矩传感器周围的壳体4与法兰轴1之间的间隙大致均 匀，相差不超过O. 5毫米即可。转轴或负载的转轴可靠固定，不需要壳体通过轴承来支撑法兰轴， 一方面， 既避免了轴承对转速的限制，扩大了本技术扭矩传感器测量转轴转速的 范围，又避免了现有技术中由于法兰轴与壳体之间安装精度不够而造成的弯 矩和附加力，提高了本技术扭矩传感器的测量准确度，另一方面也避免 了法兰轴、轴承与壳体之间的磨损，延长了扭矩传感器的使用寿命。本技术扭矩传感器的测量系统测量扭矩和转速的具体工作过程为 动力设备开启后，带动负载和扭矩传感器一起旋转，扭矩传感器上旋转的法 兰轴1会在转动力作用下发生形变，粘贴在法兰轴1上的电阻应变片也随着 法兰轴1发生形变，电阻应变片的形变会使其自身电阻值发生变化，由电阻 应变片连接成的电桥的电阻也随之改变，由于法兰轴1的扭矩与其形变量是 一一对应的，而且电桥输出的电压信号与法兰轴1的形变量是成比例变化的， 电桥输出的电压信号被传输到信号处理电路后，信号处理电路对电压信号进 行处理，转换为可以测量的电压频率信号，该电压频率信号通过电压耦合变压器进行耦合处理后，可以直接输出到用户的固定接收装置，实现扭矩测量信号的无接触信号传输，最终得到法兰轴1的扭矩数值；法兰轴1上的发光 晶体管，安装在等距离均匀分布栅槽的齿盘侧面，另一面相对应的位置安 装有光接收管，用于接收发光晶体管发出的红外线光，在法兰轴l旋转的过 程中，发光晶体管持续发出的红外线光柱，由于栅槽的阻隔，光接收管将接 收到具有一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扭矩传感器，包括法兰轴和应力传感器，其特征在于：所述法兰轴两端面设置为法兰盘，所述应力传感器安装在法兰轴上，由电桥和信号处理电路构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张力，王俊卿，
申请(专利权)人：北京新宇航世纪科技有限公司，张力，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]