一種儲能筒大規格扭簧扭矩檢測裝置及其檢測方法與流程

2023-05-01 14:49:51 4

本發明屬於檢測設備技術領域，涉及一種儲能筒大規格扭簧扭矩檢測裝置，還涉及利用上述檢測裝置對儲能筒大規格扭簧扭矩進行檢測的方法。

背景技術：
在儲能筒出廠之前，按照設計要求需要對其內部的扭簧剛性進行檢測及立定處理(立定處理是將扭簧扭轉至最大工作扭轉角的1.2倍，做10次短暫扭轉，達到穩定扭簧尺寸的一種工藝方法)，扭簧的扭矩力是判斷扭簧剛性的一項重要指標，因此，判斷扭簧剛性時需要對扭簧的扭矩進行檢測，目前，現有的對於儲能筒內的大規格扭簧扭矩檢測設備存在工人勞動強度大、檢測效率低及檢測誤差大等問題。

技術實現要素：
本發明的目的是提供一種儲能筒大規格扭簧扭矩檢測裝置，解決了現有扭簧扭矩檢測設備存在的工人勞動強度大、檢測精度及檢測效率低的問題。本發明的目的還提供利用上述檢測裝置對儲能筒大規格扭簧扭矩進行的檢測方法。本發明所採用的第一技術方案是，一種儲能筒大規格扭簧扭矩檢測裝置，包括機架，機架上設有步進電機，步進電機沿水平方向依次連接有減速機、力矩傳感器及離合器，離合器上設置有兩根在水平方向平行設置的撥杆，兩根撥杆同時連接第一轉盤且與第一轉盤構成偏心輪機構，第一轉盤通過連接架連接第二轉盤，第一轉盤和第二轉盤均與離合器的中心軸線平行，連接架上開設有用於安裝儲能筒的槽孔，連接架上還設有傾角傳感器，傾角傳感器依次連接數據採集模塊及顯示屏，數據採集模塊還連接力矩傳感器。本發明第一種技術方案的特點還在於，其中減速機為諧波齒輪減速機，步進電機的主軸通過第一聯軸器與減速機的輸入軸連接，減速機的輸出軸通過第二聯軸器與力矩傳感器的一端連接，力矩傳感器的另一端通過第三聯軸器與離合器中心處的轉軸a一端連接，轉軸a的一端通過支撐座d支撐，轉軸a的另一端套接有軸承並通過支撐座e支撐。其中步進電機放置在支撐座a上，減速機放置在支撐座b上，力矩傳感器放置在支撐座c上，支撐座a、支撐座b、支撐座c、支撐座d及支撐座e上均固定在機架上。其中連接架為倒U形架，連接架的側擋A與第一轉盤連接，連接架的側擋B與第二轉盤連接，側擋A與側擋B的內側分別開設有用於安裝儲能筒的槽孔，第一轉盤的外側中心處連接轉軸b的一端，轉軸b的另一端連接在支撐座f上並可繞支撐座f轉動；第二轉盤的外側中心處連接轉軸c的一端，轉軸c的另一端連接在支撐座g上，支撐座f與支撐座g之間設有放置儲能筒的支撐座h，支撐座h位於連接架的正下方其中傾角傳感器的型號為3DM-D10A。其中力矩傳感器的型號為TJN-4。其中數據採集模塊的型號為PCIE-1810。本發明所採用的第二種技術方案是，一種儲能筒大規格扭簧扭矩的檢測方法，採用一種儲能筒大規格扭簧扭矩檢測裝置，包括機架，機架上設有步進電機，步進電機沿水平方向依次連接有減速機、力矩傳感器及離合器，離合器上設置有兩根在水平方向平行設置的撥杆，兩根撥杆同時連接第一轉盤且與第一轉盤構成偏心輪機構，第一轉盤通過連接架連接第二轉盤，第一轉盤和第二轉盤均與離合器的中心軸線平行，連接架上開設有用於安裝儲能筒的槽孔，連接架上還設有傾角傳感器，傾角傳感器依次連接數據採集模塊及顯示屏，數據採集模塊還連接力矩傳感器，具體按照以下步驟實施：步驟1，安裝儲能筒，具體過程如下：先將儲能筒安裝在支撐座h上，同時將儲能筒的左右側耳卡在連接架的側擋A與側擋B的凹槽中；步驟2，首先對儲能筒內的扭簧從初始位置進行正行程加載，當加載到極限位置後，停止加載，得到儲能筒內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖，然後，對儲能筒內的扭簧進行反行程卸載，當儲能筒內的扭簧恢復到初始位置後，卸載過程結束，得到儲能筒內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷扭矩力的反行程卸載關係曲線圖，步驟3，根據步驟2得到的儲能筒內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖及儲能筒內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷扭矩力的反行程卸載關係曲線圖分析儲能筒內扭簧的扭矩剛性。本發明的第二種技術方案的特點還在於：其中步驟2中對儲能筒內扭簧進行正行程加載的過程如下：先將離合器閉合，給步進電機通電，步進電機正轉，步進電機通過第一聯軸器帶動減速機轉動，減速機通過第二聯軸器帶動力矩傳感器轉動，力矩傳感器通過第三聯軸器帶動離合器動作，離合器通過撥杆將電機傳送過來的外載荷傳遞給第一轉盤，兩根撥杆通過與第一轉盤組成的偏心輪機構帶動連接架、第二轉盤及儲能筒轉動，對儲能筒內的扭簧進行正行程加載，通過傾角傳感器檢測儲能筒的轉動角度同時將檢測到的角度值經數據採集模塊傳輸到顯示屏上，顯示屏上將顯示儲能筒內的扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷扭矩力在加載過程中的關係曲線圖，當顯示屏上的曲線不再產生變化時，即表明儲能筒內的扭簧達到了極限轉動位置，此時加載過程結束，顯示屏上得到的曲線圖即為儲能筒內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖；然後，儲能筒內扭簧的反行程卸載過程開始，具體過程如下：離合器繼續閉合，步進電機反轉，步進電機通過第一聯軸器帶動減速機轉動，減速機通過第二聯軸器帶動力矩傳感器轉動，力矩傳感器通過第三聯軸器帶動離合器動作，離合器通過撥杆將電機傳送過來的外載荷傳遞給第一轉盤，兩根撥杆通過與第一轉盤組成的偏心輪機構帶動連接架、第二轉盤及儲能筒向著與加載過程相反的方向轉動，顯示屏上將顯示儲能筒內的扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷扭矩力在卸載過程中的關係曲線圖，當顯示屏上曲線顯示儲能筒扭簧的轉動角度為0°時，即表明儲能筒內的扭簧恢復到初始位置，反行程卸載過程結束，此時顯示屏上得到的曲線圖即為儲能筒內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷扭矩力的反行程卸載關係曲線圖。其中步驟3中儲能筒內扭簧剛性的具體分析過程為：當儲能筒內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖及儲能筒內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷的反行程卸載關係曲線圖中的曲線斜率均保持穩定時，則表明儲能筒內扭簧的剛度較好；當儲能筒內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖及儲能筒內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷的反行程卸載關係曲線圖中的曲線斜率均產生波動或者其中一條曲線的斜率產生波動，則表明儲能筒內扭簧的剛度不好。本發明的有益效果是，本發明中提供的一種儲能筒大規格扭簧扭矩檢測裝置，操作簡單實用、自動化程度高、通用性強、檢測效率高、檢測精度高，可適用於同種類型不同規格的扭簧扭矩的檢測，根據對扭簧扭矩的檢測結果可判斷扭簧扭矩的剛度好壞。附圖說明圖1是本發明一種儲能筒大規格扭簧扭矩檢測裝置的結構示意圖；圖2是本發明一種儲能筒大規格扭簧扭矩檢測裝置中連接架與離合器的連接結構示意圖；圖3是本發明一種儲能筒大規格扭簧扭矩檢測裝置中的數據傳輸部分結構示意圖；圖4是本發明一種儲能筒大規格扭簧扭矩檢測方法的一種實施例中儲能筒內扭簧的轉動角度與扭簧產生的外加載荷扭矩力的關係曲線圖。圖中，1.機架，2.步進電機，3.支撐座a，4.第一聯軸器，5.減速機，6.支撐座b，7.第二聯軸器，8.支撐座c，9.力矩傳感器，10.第三聯軸器，11.支撐座d，12.離合器，13.撥杆，14.支撐座e，15.支撐座f，16.第一轉盤，17.連接架，17-1.側擋A，17-2.側擋B，18.儲能筒，19.第二轉盤，20.支撐座g，21.支撐座h，22.傾角傳感器，23.數據採集模塊，24.顯示屏。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。本發明一種儲能筒大規格扭簧扭矩檢測裝置，結構如圖1、2所示，包括機架1，機架1上設有電機2，電機2沿水平方向依次連接有減速機5、力矩傳感器9及離合器12，離合器12上設置有兩根在水平方向平行設置的撥杆13，兩根撥杆13同時連接第一轉盤16且與第一轉盤16構成偏心輪機構，第一轉盤16通過連接架17連接第二轉盤19，第一轉盤16和第二轉盤19均與離合器12的中心軸線平行，連接架17上開設有用於安裝儲能筒18的槽孔，連接架17上還設有傾角傳感器22，參見圖3，傾角傳感器22依次連接數據採集模塊23及顯示屏24，數據採集模塊23還連接力矩傳感器9(力矩傳感器9、傾角傳感器22、數據採集模塊23及顯示屏24組成本裝置中的數據傳輸部分)。其中數據採集模塊23的型號為研華數據採集卡PCIE-1810。其中減速機5為諧波齒輪減速機，步進電機2的主軸通過第一聯軸器4與減速機5的輸入軸連接，減速機5的輸出軸通過第二聯軸器7與力矩傳感器9的一端連接，力矩傳感器9的另一端通過第三聯軸器10與離合器12中心處的轉軸一端連接，(離合器12中心處)轉軸的一端通過支座d支撐，(離合器12中心處)轉軸的另一端套接有軸承並通過支座e支撐。其中電機2放置在支撐座a3上，減速機5放置在支撐座b6上，力矩傳感器9放置在支撐座c8上，支撐座a3、支撐座b6、支撐座c8、支撐座d11及支撐座e14上均固定在機架1上。其中連接架17為倒U形架，連接架17的側擋A17-1與第一轉盤16連接，連接架17的側擋B17-2與第二轉盤19連接，兩根撥杆13連接在連接架17的側擋A17-1上，側擋A17-1與側擋B17-2的內側分別開設有用於安裝儲能筒18的槽孔，第一轉盤16的外側中心處連接轉軸b的一端，轉軸b的另一端連接在支撐座f15上並可繞支撐座f15轉動；第二轉盤19的外側中心處連接轉軸c的一端，轉軸c的另一端連接在支撐座g20上，支撐座f15與支撐座g20之間設有放置儲能筒的支撐座h21，支撐座h21位於連接架17的正下方。其中傾角傳感器的型號為3DM-D10A，力矩傳感器9的型號為TJN-4。採用上述裝置進行儲能筒大規格扭簧扭矩檢測的方法，具體包括以下步驟：步驟1.安裝儲能筒18；步驟1.1，先將儲能筒18安裝在支撐座h21上，同時將儲能筒18的左右側耳卡在連接架17的側擋A17-1與側擋B17-2的凹槽中；步驟2，首先對儲能筒18內的扭簧從初始位置進行正行程加載，當加載到極限位置後，停止加載，得到儲能筒18內扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷扭矩力(外加載荷扭矩力通過力矩傳感器9檢測獲得)的正行程加載關係曲線圖，然後，對儲能筒18內的扭簧進行反行程卸載，當儲能筒18內的扭簧恢復到初始位置後，卸載過程結束，得到儲能筒18內扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷扭矩力的反行程卸載關係曲線圖；對儲能筒18內部扭簧(儲能筒18內的扭簧與儲能筒的筒體平行設置，因此儲能筒18轉動的同時，儲能筒18內的扭簧也隨之轉動而且轉動角度相同)進行正行程加載的過程如下：先將離合器12閉合，給步進電機2通電，步進電機2正轉，步進電機2通過第一聯軸器4帶動減速機5轉動，減速機5通過第二聯軸器7帶動力矩傳感器9轉動，力矩傳感器9通過第三聯軸器10帶動離合器12動作，離合器12通過撥杆13將步進電機2傳送過來的外載荷傳遞給第一轉盤16，兩根撥杆13通過與第一轉盤16組成的偏心輪機構帶動連接架17、第二轉盤19及儲能筒18轉動，對儲能筒18內的扭簧進行正行程加載，通過傾角傳感器22檢測儲能筒18的轉動角度同時將檢測到的角度值經數據採集模塊23傳輸到顯示屏24上，顯示屏24上將顯示儲能筒18內的扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷扭矩力在加載過程中的關係曲線圖，當顯示屏24上的曲線不再產生變化時，即表明儲能筒18內的扭簧達到了極限轉動位置，此時加載過程結束，顯示屏24上得到的曲線圖即為儲能筒18內扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖；然後，儲能筒18內扭簧的反行程卸載過程開始，具體過程如下：離合器12繼續閉合，步進電機2反轉，步進電機2通過第一聯軸器4帶動減速機5轉動，減速機5通過第二聯軸器7帶動力矩傳感器9轉動，力矩傳感器9通過第三聯軸10器帶動離合器12動作，離合器12通過撥杆13將步進電機2傳送過來的外載荷傳遞給第一轉盤16，兩根撥杆13通過與第一轉盤16組成的偏心輪機構帶動連接架17、第二轉盤19及儲能筒18向著與加載過程相反的方向轉動，顯示屏24上將顯示儲能筒18內的扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷扭矩力在卸載過程中的關係曲線圖，當顯示屏24上曲線顯示儲能筒18扭簧的轉動角度為0°時，即表明儲能筒18內的扭簧恢復到初始位置，反行程卸載過程結束，此時顯示屏24上得到的曲線圖即為儲能筒18內扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷扭矩力的反行程卸載關係曲線圖。步驟3，根據步驟2得到的儲能筒18內扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖及儲能筒18內扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷扭矩力的反行程卸載關係曲線圖分析儲能筒18內扭簧的剛性，具體分析過程如下：當儲能筒18內扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖及儲能筒18內扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷的反行程卸載關係曲線圖中的曲線斜率均穩定時，則表明儲能筒18內扭簧的剛度較好；當儲能筒18內扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖及儲能筒18內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷的反行程卸載關係曲線圖中的曲線斜率均產生波動或者(儲能筒18內扭簧轉動角度與儲能筒18內扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖及儲能筒18內扭簧轉動角度與扭簧產生的外加載荷的反行程卸載關係曲線圖中)任意一條曲線的斜率產生波動，則表明儲能筒18內扭簧的剛度不好。其中步進電機2的轉速為2rps～15rps。其中減速機5通過諧波齒輪傳動以1:100的比例將步進電機2的高轉速轉換成低轉速傳遞給力矩傳感器9。實施例1選用的儲能筒18的規格是：直徑156mm，長度為193mm，先將儲能筒18安裝在支撐座h21上，同時將儲能筒18的左右側耳卡在連接架17的側擋A17-1與側擋B17-2的凹槽中；對儲能筒18內的扭簧從初始位置進行正行程加載，過程如下：將離合器12閉合，給步進電機2通電，設置步進電機2的轉速為12rps，步進電機2正轉，步進電機2通過第一聯軸器4帶動減速機5轉動，減速機5將步進電機2轉速減為0.12rps後通過第二聯軸器7帶動力矩傳感器9轉動，力矩傳感器9通過第三聯軸器10帶動離合器12動作，離合器12通過撥杆13將步進電機2傳送過來的外載荷傳遞給第一轉盤16，兩根撥杆13通過與第一轉盤16組成的偏心輪機構帶動連接架17、第二轉盤19及儲能筒18轉動，對儲能筒18內的扭簧進行正行程加載，通過傾角傳感器22檢測儲能筒18的轉動角度同時將檢測到的角度值經數據採集模塊23傳輸到顯示屏24上，顯示屏24上將顯示儲能筒18內的扭簧轉動角度與儲能筒18內扭簧產生的外加載荷扭矩力在加載過程中的關係曲線圖，當顯示屏24上的曲線不再產生變化時，即表明儲能筒18內的扭簧達到了極限轉動位置參見圖4，儲能筒18內扭簧的可轉動角度為0°～91°，因此轉動到91°時達到扭簧極限位置，此時加載過程結束，顯示屏24上得到的曲線圖即為儲能筒18內扭簧轉動角度與儲能筒18內扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖；然後，儲能筒18內扭簧的反行程卸載過程開始，具體過程如下：離合器12繼續閉合，步進電機2反轉，反轉的轉速為12rps，步進電機2通過第一聯軸器4帶動減速機5轉動，減速機5將步進電機2轉速減為0.12rps後通過第二聯軸器7帶動力矩傳感器9轉動，力矩傳感器9通過第三聯軸10器帶動離合器12動作，離合器12通過撥杆13將步進電機2傳送過來的外載荷傳遞給第一轉盤16，兩根撥杆13通過與第一轉盤16組成的偏心輪機構帶動連接架17、第二轉盤19及儲能筒18向著與加載過程相反的方向轉動，顯示屏24上將顯示儲能筒18內的扭簧轉動角度與(儲能筒18內)扭簧產生的外加載荷扭矩力在卸載過程中的關係曲線圖，當顯示屏24上曲線顯示儲能筒18扭簧的轉動角度為0°時，即表明儲能筒18內的扭簧恢復到初始位置，反行程卸載過程結束，此時顯示屏24上得到的曲線圖即為儲能筒18內扭簧轉動角度與儲能筒18內扭簧產生的外加載荷扭矩力的反行程卸載關係曲線圖。步驟3，根據步驟2得到的儲能筒18內扭簧轉動角度與儲能筒18內扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖及儲能筒18內扭簧轉動角度與儲能筒18內扭簧產生的外加載荷扭矩力的反行程卸載關係曲線圖分析儲能筒18內扭簧的剛性，具體分析過程如下：從圖4中可以看出，儲能筒18內扭簧轉動角度與儲能筒18內扭簧產生的外加載荷扭矩力的正行程加載關係曲線圖及儲能筒18內扭簧轉動角度與儲能筒18內扭簧產生的外加載荷的反行程卸載關係曲線圖中的曲線斜率均較為穩定，即表明儲能筒18內扭簧的剛度較好。