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专利名称：联轴节式转矩转速多功能传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测各种回转类动力传动机械的运动参数及动力能数的检测装置。
在回转类动力传动机械的检测技术领域中，国内外广泛使用的转矩转速等参数的检测装置为弹性轴(扭力杆)式转矩转速传感器。这种传感器在绝大多数情况下成对配套使用，多级测量；该传感器独立占有空间，使被测动力传动机械的安装长度增加，对已安装好的被测动力传感机械，无法在其间再安装这种传感器，进行工程上的现场测试与监控；这种传感器要求有良好的机械性能，较高的抗扭强变与疲劳强变等，必须采用优质材料和特殊制作工艺，且材料消耗多、体积大、成本高；又受环境温度，工作温度、温度等环境条件与联接形式的影响，使测量精度降低，因而使它的应用受到限制。
本实用新型的任务是提供一种把动力传动与其参数检测监控合为一体的联轴节式多功能转矩转速传感器，以解决上述不足问题。
为了解决上述任务，本实用新型采用的技术解决方案是在轴(1)的一端端部固定一内半联轴节(3)，在与内半联轴节(3)相邻的轴(2)的一端端部固定一外半联轴节(4)，把内半联轴节的一端端部，包括其外表面上的环状凸台装入外半联轴节内留有间隙的中间孔及最大孔内，在内半联轴节的环状凸台侧面上和与之相邻的外半联轴节的端面上装上带有孔的止推环(5)(或压板)，并用螺栓把止推环与外半联轴节联接起来。止推环是由内环半径为25－150mm，外环半径为45－210mm，厚度为6－30mm，与外半联轴节(4)端面接触的面有3－10个螺钉孔的园环体构成。为了达到在传递动力的过程中测量转矩之目的，在外半联轴节的最大孔的环状台阶面上均匀地固定了1－12块且每块两端端部各有一相同楔角为17°－45°的弧形板簧(7)，该楔角应等于或大于摩擦自锁角。弧形板簧是由园心角为40°－120°，内环半径为20－140mm，外环半径为30－170mm，厚度为4－20mm，中间平且有2－4个螺钉孔的环形体构成。在内半联轴节与弧形报簧匹配的环形凸台侧面上，固定了刚性弧形楔块(6)，并使弧形楔块上的斜面压在弧形板簧两端端部的斜面上。弧形楔块是由园心角为30°－100°，内环半径为20－140mm，外环半径为30－170mm，厚度为6－50mm，中间平且有2－4个固定孔，每块两端端部各有一个与弧形板簧楔角相同的斜面的环形体构成。当内半联轴节转动时，带动刚性楔子楔入带有楔角角度的弧形板簧，使弧形板簧产生相应的弹性变形，并施加一个反力阻止楔子楔入，当该力系达到平衡时，使外半联轴节跟随转动。在弧形板簧的弹性变形端上安装测量转矩的元件，接上导线，使其穿过外半联轴节表面，接在集流环的触头上，再用导线接出集流环外，将变形量转换电量，再根据转矩标定曲线或标定方程换算，便能测得转矩。为了防止弧形楔块因受力过大而跑出弧形板簧，在弧形板簧之间的间隙处的最大孔的环形凸台表面上用螺钉固定限程挡块(8)。限程挡块是由园心角为20－60°，内环半径为20－150mm，外环半径为30－200mm，中间有2－3个埋头螺钉孔，其厚度比弧形报簧端部高3－30mm的环形体构成。为了测得转速等其它参数，在外半联轴节的轴孔端的阶梯形柱形外表面上安装集流环总成，并在其内安装转速测头(11)及测速齿圈(10)。
上述解决方案，可使传动系统的结构简单，能实现并满足工程上的现场检测与监控。这种传感器集传递动力、检测与监控于一体，灵巧、轻便、对材料和制作工艺要求不多，材料消耗少，不但能测量转矩、转速、功率、传动效率等参数，而且还能提取啮合齿部的温度信号、啮合齿面间的油膜信号，啮合齿部的应力变化信号等，能缓冲传动系统的起动冲击和在额定载荷范围内任一时刻载荷突变时的冲击。该传感器广泛地用于电机制造、动力机器制造、汽车及拖拉机制造、飞机船舶制造、机车制造、液压元件制造、风机水泵制造、减速器制造业等部门在动力传动过程中检测各种回转类动力传动机械的运动参数，动力参数及某些特殊回转机械的特定参数的检测与监控。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。


图1为本实用新型的结构装配图和集流环总成的安装位置图。图1中(1)为轴、(2)为轴、(3)为内半联轴节、(4)为外半联轴节、(5)为止推环(或压板)、(6)为弧形楔块、(7)为弧形板簧、(8)为限程挡块、(9)为集流环总成、(10)为测速齿圈、(11)为转速测头。
图2是图1所示传感器沿A－A线的剖视图、即弧形板簧、限程挡块。安装位置图图3为图1所示传感器的外形图。
图4是图1所示传感器沿C－C线的剖视图，即弧形楔块的安装位置图。
图5为弧形楔块斜面与弧形板簧斜面受力分解图。
图6为内半联轴节的零件图。
图7为外半联轴节的零件图。
图8为止推环零件图。
图9为弧形板簧零件图。
图10为弧形楔块零件图。
图11为限程挡块零件图。
在图1至图11所示的结构装配图及零件图中，内半联轴节(3)的空心柱形表面上有一与柱形表面垂直且与其为一体的环状凸台，该凸台的一个侧面与刚性弧形楔块(6)接触，另一侧面与止推环(5)(或盖板)接触，其外形尺寸应小于外半联轴节(4)内装该环形凸台的孔0.05－0.5mm，内半联轴节(3)的柱形孔装在轴(1)的端部。外半联轴节(4)沿其同一中心线设计成3个由大到小，长度不等的台阶形通孔，最小的通孔为轴(2)孔，轴(2)的一端端部固定在其内，其中间位置的孔安装内半联轴节(3)的一端端部的柱形表面，该孔尺寸应比内半联轴节(1)的柱形表面的外形尺寸大0.5－1mm，最大孔内安装弧形板簧(7)、限程挡块(8)、弧形楔块(6)和内半联轴节(3)的环形凸台，沿上述同一中心线，外半联轴节(4)外表面设计成5段长度不等，从大到小的柱形，在轴(2)端的外半联轴节(4)的阶梯形柱形外表面上安装集流环总成(9)。每块弧形板簧(7)的中间段是平的，且加工有埋头螺钉孔，其两端端部均与外半联轴节(4)最大孔的环形凸台面各夹有一相同楔角φ＝arctgF／Q、其中F为园周力，Q为园周力F的轴向分力。弧形板簧的宽度应小于最大孔环状台阶面宽1mm，根据传递扭矩的大小确定弧形板簧(7)的块数，并将其均匀地固定在最大孔台阶面上。如传递20公斤米扭矩，可选择2块弧形板簧，2块限程挡板对称地固定在最大孔的环形台阶面上，2块弧形楔块的斜面与弧形板簧的斜面接触，并固定在内半联轴节(3)与弧形板簧(7)对应的环形凸台侧面上，为了测得扭矩，在弧形板簧(7)因受力而发生弹性变形的端部贴上应变片或安装力敏元件，并接上导线，钻孔使该导线另一端通过外半联轴节(4)表面，接到集流环触头上，再引出集流环总成(9)外，接到二次仪表上，通过转换即得转矩。为了测得转速，在集流环总成内安装转速测头(10)和测速齿圈(11)，并进行速度信号转换，便得转速，其他各种号数，你照上述类似过程，也能测得。
权利要求1.一种联轴节式转矩转速多功能传感器，包括固定在轴(1)一端上的内半联轴节(3)，固定在轴(2)一端上的外半联轴节(4)及安装在外半联轴节靠轴(2)端的阶梯形柱形表面上的集流环总成(9)，其特征在于在外半联轴节(4)最大孔的环形台阶面上均匀地固定了1-12块弧形板簧(7)，弧形板簧与弧形板簧之间的环形台阶面上固定限程挡块(8)，在内半联轴节(3)与弧形板簧(7)相对的环形凸台侧面上固定有与弧形板簧两端端部斜面受力的弧形楔块(6)；测量转矩的元件安装在弧形板簧(7)的弹性变形端，转矩信号用导线穿过外半联轴节的导线孔，安装在集流环的触头上，测量其它参数的元件安装在集流环总成(9)内，集流环总成安装在外半联轴节轴孔端的阶梯形柱形外表面上；把内半联轴节(3)的一端柱形端部及其外表面上的环形凸台和该凸台侧面上的弧形楔块(6)装入外半联轴节(4)留有间隙的中间孔及最大孔内，在外半联轴节(4)最大孔的端面上及内半联轴节(3)的环形凸台另一侧面上装上中心带有孔的止推环(5)，并将其固定在外半联轴节(4)上。
2.根据权利要求1所述的联轴节式转矩转速多功能传感器，其特征在于弧形板簧是由园心角为40°－120°，内环半径为20－140mm，外环半径为30－170mm，厚度为4－20mm，中间平且有2－4个螺钉孔，两端各有一相同楔角为17°－45°的环形体构成。
3.根据权利要求1所述的联轴节式转矩转速多功能传感器，其特征在于弧形楔块(6)是由园心角为30°－100°，内环半径为20－140mm，外环半径为30－170mm，厚度为6－50mm，中间平且有2－4个固定孔，与弧形板簧(7)两端端部接触的面各有一个与弧形板簧楔角相同的斜面的环形体构成。
4.根据权利要求1所述的联轴节式转矩转速多功能传感器，其特征在于限程挡块(8)是由园心角为20°－60°，内环半径为20－150mm，外环半径为30－210mm，中间有2－3个埋头螺钉孔，其厚度比弧形板簧端部高3－30mm，的环形体构成。
5.根据权利要求1所述的联轴节式转矩转速多功能传感器，其特征在于止推环是由内半径为25－150mm，外环半径为45－210mm，厚度为6－30mm，与外半联轴节(4)端面接触的面有3－10个螺钉孔的园环体构成。
专利摘要一种联轴节式转矩转速多功能传感器，由内半联轴节装入到外半联轴节孔内，在其端面安装止推环，构成一封闭体，通过其内部弧形扳簧与弧形楔块两端端部斜面的挤压摩擦接触，在弧形扳簧弹性变形端安装力敏元件，在两块弧形扳簧之间安装限程挡块，在外半联轴节上安装集流环总成和测速元件，达到同时传递运动与动力和测量转矩，转速等参数。该装置结构简单，灵巧，轻便，能减缓冲击，进行现场检测与监控，广泛用于检测回转类动力传动机械的各种参数。
文档编号G01L3/00GK2081526SQ9021509
公开日1991年7月24日 申请日期1990年11月9日 优先权日1990年11月9日
发明者王剑 申请人:重庆大学