聯軸器式扭矩傳感器的製作方法
2023-05-08 10:34:26 2
專利名稱：聯軸器式扭矩傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型用於大、中型電機的扭矩在線動態監測。
背景技術：
在石油開採、礦山採掘、冶金機械、重型機械設備製造等領域，有許多大、中型電機在運行，大中型電機所驅動的大、中型設備常常是須連續運轉的關健設備。實現對大、中型電機扭矩的在線監測，就能實現對大、中型設備進行動態管理、適時調控，有效地做到安全生產、節能降耗。
在現有技術中，用於電機扭矩測試的傳感器一般只限於小型電機，其中的電子式傳感器由一個鋼質軸形的彈性體、貼在彈性體上的應變片電橋，和變送該電橋輸出信號的處理電路及與測試結果顯示器相連的輸出導線組成，傳感器安裝在特定的裝置上。
然而，大、中型電機與負載設備之間通常是採用聯軸器對接，且安裝基座固定，其間間距小，因此，扭矩測試裝置很難安裝，加上大、中型電機和所驅動的負載設備的體積和自重都很大，這使安裝測試裝置變得更加困難。此外，為求得較大的結合強度，大、中型電機上所裝的聯軸器通常是採用過盈配合，熱套裝配，也導致聯軸器的拆卸十分困難。由於上述原因，目前對大、中型電機的扭矩檢測只能在實驗室和專業廠家模擬進行，而在生產現場對大、中型電機的扭矩進行在線監測則還處於空白。
發明內容
本實用新型的目的，是提供一種既可用作聯軸器，又可進行扭矩測試的聯軸器式的扭矩傳感器，使大中型電機的在線扭矩監測能夠實現。
上述目的是依這樣的技術方案予以實現的設置一個與電機軸相配合的軸套，將傳感器的鋼質彈性體做成聯軸器的形狀，軸套與彈性體之間以花鍵相聯接，構成聯軸器，在彈性體圓柱面上，開出環槽，槽底粘貼應變片電橋，環槽內裝入信號變送處理電路板和發射模塊，三者以導線依次連通，由矽膠於環槽內封固，僅露出發射模塊的天線，在該環槽旁的彈性體圓柱面上，安裝次級線圈，在聯軸器外的支座上安裝初級線圈，構成動芯式電源變壓器，該變壓器的初級線圈與外電源相連，以次級上產生的感應電流為傳感器的信號變送處理電路板供電。
將被測電機軸上的聯軸器取下，以熱套工藝將本實用新型中具有外花鍵的軸套過盈裝配於電機軸上，再將具有內花鍵的聯軸器形狀的彈性體裝在該軸套上，用螺釘緊固構成一個聯軸器，將該聯軸器與負載設備上的聯軸器相聯接；調整好裝在彈性體圓柱面上的次級線圈與安裝在聯軸器外的支座上的初級線圈之間的間隙，將支座固定，取出間隙墊片，使之成為一個能工作的動芯式電源變壓器；將該電源變壓器的初級線圈與外電源接通，次級線圈即產生感應電流，由此為傳感器供電；開動電機，生產進入運行，電機上的負載使作為聯軸器的彈性體受扭而產生微小變形，粘貼在彈性體環槽底部的應變片電橋隨之發生形變，產生阻值變化，向信號變送處理電路板輸出變化的交流信號，經該電路進行處理，輸出標準信號，由發射模塊經其天線發送，通過接收裝置，即得到電機在線的扭矩參數。
本實用新型所具有的有益效果在於1.傳感器以聯軸器的形式安裝在受測電機輸出軸上傳遞負荷，所測結果直接、真實；傳感器外形及安裝尺寸與被測電機的原聯軸器相同，取代原聯軸器，被測電機的負載設備不必作相應的結構和基座位置的改變，有效地解決了在生產實地對大、中型電機扭矩的在線動態監測的難題。
2.作為傳感器的聯軸器採取由軸套與彈性體以花鍵聯接組成，可拆分，既適應熱套工藝使聯軸器與電機軸過盈配合，得到大的聯接強度，又避免了實施熱套工藝時高溫對電子元件的損害；此外，軸套與彈性體採取花鍵滑動聯接，既方便裝配，又便於維修更換。
3.採取動芯式電源變壓器為傳感器提供工作電源，可實現不間斷供電，滿足對被測電機長期連續穩定正常的監測的需要。
圖1為本實用新型軸向剖視圖；圖2為圖1II部局放大圖；圖3為本實用新型電路的方框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
參見圖1，聯軸器由聯軸器形的彈性體1和以花鍵聯接其內孔的軸套2組成，採用優質合金鋼製造，彈性體1聯接部A的外形和其上聯接孔的尺寸與被測電機上原聯軸器相同，軸套2的內孔和鍵槽的尺寸和公差滿足被測電機軸熱套工藝的要求，彈性體1與軸套2的花鍵尺寸與公差滿足滑動配合的要求。以花鍵聯接的彈性體1和軸套2採用螺釘14緊固。在彈性體1靠近聯接部A的圓柱面上，開出2個相連的環槽，一個是小環槽3，另一個是大環槽13(見圖2)，應變片電橋4由4段電阻應變片組成，均布地貼於大環槽槽底，構成測量電橋，信號變送處理電路板5和發射模塊6置於大環槽內，應變片電橋4、信號變送處理電路板5、發射模塊6以導線依次聯接，線走在小環槽內，環槽4內各件由矽膠7封固，發射模塊的天線穿過矽膠伸向空中。裝在聯軸器上為傳感器供電的動芯式電源變壓器由固定部分和旋轉部分組成，旋轉部分具有一個環狀的內骨架8，固定在彈性體1環槽旁的圓柱面上，次級線圈9嵌在內骨架8上，次級線圈的輸出端留出與電路板5聯接的線頭；固定部分具有一個罩於聯軸器外的支座10，支座10上裝有與內骨架外形相仿的外骨架11，初級線圈12嵌在外骨架11上，支座10上製作初級線圈輸入端與外電源接通的接口。線圈的匝數以及初、次級線圈間的距離按變壓器設計要求確定，支座10固定在適當的基礎上。參見圖3，信號變送處理電路板5由穩壓電路、放大器電路、V/F變換電路和調製電路依次連接組成，動芯式電源變壓器的次級接入穩壓電路，應變片電橋4的輸出導線接入放大器電路，發射模塊6的輸入端接入調製電路，外供電源通過導線接入動芯式電源變壓器初級，經過耦合作用在其次級感應出交流電流，通過穩壓處理為信號變送處理電路板提供工作電源，彈性體受扭使應變片電橋產生的阻值變化信號經放大器放大和V/F變換以及調製處理，成為標準信號，經發射模塊進行功率放大後經其天線發射出去。
權利要求1.聯軸器式扭矩傳感器，具有一個鋼質彈性體、貼在彈性體上的應變片電橋、對電橋輸出信號進行處理的信號變送處理電路板，其特徵在於所述彈性體為聯軸器形狀，它與以花鍵聯接在其內孔並又與電機軸相配合的軸套構成聯軸器，彈性體的圓柱面上開有環槽，應變片電橋貼在環槽的底部，環槽內裝有信號變送處理電路板和發射模塊，應變片電橋、信號變送處理電路板、發射模塊依次相聯，由矽膠封固，在彈性體的圓柱面上裝有次級線圈，在聯軸器外的支座上裝有初級線圈，構成動芯式電源變壓器，支座上具有初級線圈與外電源相聯的接口，次級線圈的輸出端與信號變送處理電路板的相關接口相聯。
2.根據權利要求1的聯軸器式扭矩傳感器，其特徵是，所述信號變送處理電路板5由穩壓電路、放大器電路、V/F變換電路和調製電路依次連接組成，動芯式電源變壓器的次級接入穩壓電路，應變片電橋的輸入導線接入放大器電路，發射模塊的輸入端接入調製電路。
3.根據權利要求1的聯軸器式扭矩傳感器，其特徵是，彈性體的圓柱面上固定有一環狀的內骨架，次級線圈裝在內骨架上，聯軸器外的支座上裝有與內骨架外形相仿的外骨架，初級線圈裝在外骨架上。
4.根據權利要求1的聯軸器式扭矩傳感器，其特徵是，彈性體上的圓柱面上開出2個相連的環槽，應變片電橋均布地貼於其中的大環槽槽底，信號變送處理電路板和發射模塊被矽膠封固在大環槽內，它們的聯線被矽膠封固在其中的小環槽內。
專利摘要聯軸器式扭矩傳感器，用於大、中型電機的扭矩在線動態監測。它由聯軸器形的彈性體與以花鍵聯接在其內孔並又與電機軸相配合的軸套構成聯軸器，彈性體的圓柱面上開有環槽，應變片電橋貼在環槽的底部，環槽內裝有信號變送處理電路板和發射模塊，由矽膠封固，在彈性體的圓柱面上裝有次級線圈，在聯軸器外的支座上裝有初級線圈，構成動芯電源變壓器，為傳感器提供電源。本傳感器以聯軸器的形式安裝在受測電機輸出軸上傳遞負荷，所測結果直接、真實；傳感器外形及安裝尺寸與被測電機的原聯軸器相同，取代原聯軸器，被測電機負載設備不必作相應的結構和基座位置的改變，有效地解決了在生產實地對大、中型電機扭矩的在線動態監測的難題。
文檔編號G01L1/18GK2793709SQ20052009555
公開日2006年7月5日 申請日期2005年3月19日 優先權日2005年3月19日
發明者趙勇, 謝文獻, 周廣軍, 袁伯利, 齊文東, 王雄, 田心春 申請人:荊州市沙市科隆儀表研究所