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专利名称：装载机传动轴的扭矩快速测量装置的制作方法
技术领域：
本发明属扭矩测量技术领域，具体说是一种装载机传动轴的扭矩快速测量装置。
背景技术：
装载机传动轴是装载机传动系的重要组成部分，其两端带有十字联轴器和法兰， 前端法兰与变速箱输出轴法兰利用螺栓连接，后端法兰与驱动桥输入轴法兰利用螺栓连接。在装载机传动系载荷谱的采集过程中，测量传动轴的扭矩信号是主要工作，由于要进行不同机型、多种工矿下的装载机传动轴扭矩信号的测量，因而采集周期长，成本昂贵。现有技术中装载机传动轴的扭矩测量较多采用应变片式扭矩测量方法，即先将待测传动轴从装载机传动系中拆卸下来，对其表面进行细致的打磨、清洗处理后，对贴片进行粘结固定及防水防潮等处理，之后还要对应变片式传感器进行标定，最后将标定好的装有应变片式传感器的待测传动轴安装在装载机传动系中，进行扭矩测量。该方法在标定过程中往往需要对不同规格的传动轴设计专用的扭矩标定试验台，使得测量周期较长、精度不高，并且容易导致待测传动轴的结构和强度的改变和破坏。中国专利说明书CN94230558. 2公开了一种传动轴扭矩传感器，其结构是下面为定位体，上面为抱轴卡具，中间联接为抱轴卡，上面装有浮臂梁，两端为浮臂梁卡，中间为被测轴，其中一浮臂梁为纵向开口，另一个为横向开口，且两面加有顶针，一是点对点，另一是面对面，在浮臂梁上装有应变片。该装置将应变片装在浮悬梁上，而非被测轴上，从而在一定程度上避免了对被测轴进行表面处理所花费的大量时间，但是，该装置通过两侧抱轴卡以螺栓紧固联接，难于保证连接的紧密性，将导致传感器上所受扭矩与被测轴所受扭矩的不一致，从而降低了扭矩测量的准确度。此外，该装置一旦抱轴卡的圆弧半径确定，便只能对直径唯一的传动轴进行扭矩测量，不能利用同一装置对不同半径的一系列传动轴进行扭矩测量，而且需要针对不同被测轴设计相应的标定试验台，导致测量周期较长。因此，开发一种能够实现同一装置适用于不同规格(不同直径、不同长度)装载机传动轴的扭矩快速测量装置，已经成为装载机传动系载荷谱采集以及进一步的开发研究、 测试分析和质量检验等工作的迫切需求。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种装载机传动轴的扭矩快速测量装置，利用该装置，只需最初使用时对扭矩传感器标定一次，便可以对不同直径、不同长度的一系列装载机传动轴进行扭矩的快速测量。本发明的上述技术问题通过以下技术方案解决，结合


如下一种装载机传动轴的扭矩快速测量装置，主要由前轴2、后轴9、遥测装置3、扭矩传感器4和十字联轴器组成，所述的遥测装置3和扭矩传感器4通过导线连接并固定在前轴2上，前轴2和后轴9之间通过两个十字联轴器(前十字联轴器5、后十字联轴器8)连接，前十字联轴器5、后十字联轴器8通过法兰(第一法兰6、第二法兰7)连接，前轴2与变速箱输出轴A之间通过前异型法兰1连接，后轴9与花键轴13花键联接，花键轴13与驱动桥输入轴B之间通过后异型法兰14连接，后异型法兰14与花键轴13固连。本发明将前十字联轴器5和后十字联轴器8置于前轴2和后轴9之间，进而可以将扭矩传感器4布置在变速箱输出轴A —侧的前轴2上，准确测量出变速箱输出轴A的扭矩，通过换算便可得到准确的待测传动轴上的扭矩。另外，将前十字联轴器5和后十字联轴器8布置在前轴2和后轴9之间，可以方便地将本发明进行折叠，减小本发明的总体长度， 便于运输。 可选地，前异型法兰1与后异型法兰14结构相同。前异型法兰1上开有一组发散的至少四个第一 U型孔100，第一 U型孔100由第一 U型孔圆弧段101、第一 U型孔外侧102 和第一 U型孔内侧103组成，第一 U型孔100的横截面为阶梯型，即第一 U型孔外侧102比第一 U型孔内侧103窄，便于螺栓位置的调节。当对不同型号的装载机传动轴的扭矩进行测量时，由于变速箱输出轴A的法兰和驱动桥输入轴B的法兰的尺寸均不相同(直径不同，螺栓大小不同)，此时，可以通过调节螺栓在第一 U型孔100中的位置，来实现前异型法兰1与不同规格的变速箱输出轴A的法兰之间的固定连接；通过调节螺栓在第二 U型孔1400中的位置，来实现后异型法兰14与不同规格的驱动桥输入轴B的法兰之间的固定连接。可见，本发明通过前异型法兰1和后异型法兰14的U型孔设计，实现了对具有不同变速箱输出轴A的法兰和驱动桥输入轴B的法兰的各种型号的装载机进行传动轴扭矩的快速测量。可选地，遥测装置3由遥测装置天线300、应变遥测仪301、固定绷带302、电池303 和遥测接收机304组成。其中遥测装置天线300、应变遥测仪301和电池303通过固定绷带302固定在前轴2上；应变遥测仪301、电池303通过导线与扭矩传感器4连接；测量扭矩时，扭矩信号通过遥测装置天线300和应变遥测仪301进行发射，遥测接收机304接收扭矩信号并显示扭矩值。可选地，后轴9内部加工有第一内花键900，扩展轴12内部加工有第二内花键 1200，并且第一内花键900和第二内花键1200结构相同，后轴9和扩展轴12均与花键轴13 通过花键连接。对不同型号的装载机传动轴进行扭矩测量时，为了适应传动轴的不同长度， 可以对本发明的长度进行调节。可选地，后轴9与扩展轴12之间通过结构相同的第一扩展法兰10和第二扩展法兰11连接，第一扩展法兰10上加工有第一法兰螺栓孔1000和第一定位销孔1001，第二扩展法兰11上加工有第二法兰螺栓孔1100和第二定位销孔1101。在待测传动轴较长、需要接入扩展轴12时，先用定位销15使第一定位销孔1001和第二定位销孔1101对准，从而使第一内花键900和第二内花键1200周向对准，然后用螺栓将第一扩展法兰10和第二扩展法兰11拧紧，从而延长了花键轴13的伸缩范围。可选地，花键轴13的长度比后轴9短，使得花键轴13具有更好的刚度，而且充分利用了花键轴13上的花键。当测量小型装载机(如ZLlO装载机)传动轴(较短)的扭矩时，可拆卸下扩展轴12，此时花键轴13与后轴9的第一内花键900花键联接，进而将本发明安装在装载机传动系中进行扭矩测量；当测量大型装载机(如ZL50装载机)传动轴(较长)的扭矩时，装上扩展轴12，通过定位销15使第一内花键900和第二内花键1200周向对准，将花键轴13拉出，此时花键轴13与扩展轴12的第二内花键1200花键联接，从而适应具有较长传动轴的 ZL50装载机的传动系，实现扭矩测量。可见，本发明通过可拆卸的扩展轴12和长伸缩花键的设计，实现了对不同长度的装载机传动轴进行扭矩测量的目的。本发明的简要工作过程为首先，对本发明的扭矩传感器4进行标定；其次，拆下待测传动轴，将花键轴13在后轴9或扩展轴12中伸缩长度进行调节， 以适应待测传动轴所在的传动系长度；调整螺栓在第一 U型孔100中的位置，使得前异型法兰1与变速箱输出轴A的法兰通过螺栓连接；后异型法兰14与驱动桥输入轴B的法兰的连接以此类推。至此，本发明已经接入待测装载机传动轴所在的传动系；最后，运行装载机，由扭矩传感器4进行扭矩测量，扭矩信号 通过遥测装置天线 300和应变遥测仪301进行发射，遥测接收机304接收扭矩信号并显示扭矩值。本发明的优点和有益效果是仅需要最初使用时的一次扭矩传感器标定，便可利用本发明对不同长度、不同直径的装载机传动轴进行扭矩快速测量，而且不需要对待测传动轴进行任何加工处理，因此，应用本发明可以较大地缩短装载机传动轴扭矩的测量周期， 加快不同型号、不同工况下装载机传动系载荷谱的采集工作进度，为进一步的开发研究、测试分析和质量检验等工作打下基础。

图1为本发明的整体示意2为本发明前端的示意3为后轴及第一扩展法兰的示意4为扩展轴及第二扩展法兰的示意5为花键轴及后异型法兰的示意6为前异型法兰与变速箱输出轴法兰的连接示意7为后异型法兰与驱动桥输入轴法兰的连接示意中A、变速箱输出轴B、驱动桥输入轴1、前异型法兰2、前轴3、遥测装置4、扭矩传感器5、前十字联轴器6、第一法兰7、第二法兰8、后十字联轴器9、后轴10、第一扩展法兰11、第二扩展法兰12、扩展轴13、花键轴14、后异型法兰15、定位销100、第一 U型孔101、第一 U型孔圆弧段102、第一 U型孔外侧103、第一 U型孔内侧300、遥测装置天线301、应变遥测仪302、固定绷带303、电池304、遥测接收机900、第一内花键1000、第一法兰螺栓孔1001、第一定位销孔1100、第二法兰螺栓孔1101、第二定位销孔1200、第二内花键1400、第二 U型孔1401、第二 U型孔圆弧段1402、第二 U型孔外侧 1403、第二 U型孔内侧
具体实施例方式下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容和工作过程。

图1所示为本发明的整体示意图，主要由前轴2、后轴9、遥测装置3、扭矩传感器4 和十字联轴器组成，所述的遥测装置3和扭矩传感器4通过导线连接并固定在前轴2上，前轴2和后轴9之间通过两个十字联轴器(前十字联轴器5、后十字联轴器8)连接，两个十字联轴器通过法兰(第一法兰6、第二法兰7)连接，前轴2与变速箱输出轴A之间通过前异型法兰1连接，后轴9与花键轴13花键联接，花键轴13与驱动桥输入轴B之间通过后异型法兰14连接，后异型法兰14与花键轴13固连。本发明将前十字联轴器5和后十字联轴器8置于前轴2和后轴9之间，进而可以将扭矩传感器4布置在变速箱输出轴A —侧的前轴2上，准确测量出变速箱输出轴A的扭矩，通过换算便可得到准确的待测传动轴上的扭矩。另外，将前十字联轴器5和后十字联轴器8布置在前轴2和后轴9之间，可以方便地将本发明进行折叠，减小本发明的总体长度， 便于运输。图2为本发明前端的示意图，前异型法兰1上开有一组发散的至少四个第一 U型孔100，第一 U型孔100由第一 U型孔圆弧段101、第一 U型孔外侧102和第一 U型孔内侧 103组成，第一 U型孔100的横截面为阶梯型，即第一 U型孔外侧102比第一 U型孔内侧103 窄，便于螺栓位置的调节。后异型法兰14与前异型法兰1结构相同。当对不同型号的装载机传动轴的扭矩进行测量时，由于变速箱输出轴A的法兰和驱动桥输入轴B的法兰的尺寸均不相同(直径不同，螺栓大小不同)，此时，可以通过调节螺栓在第一 U型孔100中的位置，来实现前异型法兰1与不同规格的变速箱输出轴A的法兰之间的固定连接；通过调节螺栓在第二 U型孔1400中的位置，来实现后异型法兰14与不同规格的驱动桥输入轴B的法兰之间的固定连接。可见，本发明通过前异型法兰1和后异型法兰14的U型孔设计，实现了对具有不同变速箱输出轴A的法兰和驱动桥输入轴B的法兰的各种型号装载机进行传动轴扭矩的快速测量。遥测装置3由遥测装置天线300、应变遥测仪301、固定绷带302、电池303和遥测接收机304组成。其中遥测装置天线300、应变遥测仪301和电池303通过固定绷带302固定在前轴2上；应变遥测仪301、电池303通过导线与扭矩传感器4连接；测量扭矩时，扭矩信号通过遥测装置天线300和应变遥测仪301进行发射，遥测接收机304接收扭矩信号并显示扭矩值。图3为后轴及第一扩展法兰的示意图，图4为扩展轴及第二扩展法兰的示意图。后轴9内部加工有第一内花键900，扩展轴12内部加工有第二内花键1200，并且第一内花键 900和第二内花键1200结构相同，后轴9和扩展轴12均与花键轴13通过花键连接。对不同型号的装载机传动轴进行扭矩测量时，为了适应传动轴的不同长度，可以对本发明的长度进行调节。后轴9与扩展轴12之间通过结构相同的第一扩展法兰10和第二扩展法兰11连接，第一扩展法兰10上加工有第一法兰螺栓孔1000和第一定位销孔1001，第二扩展法兰 11上加工有第二法兰螺栓孔1100和第二定位销孔1101。在待测传动轴较长、需要接入扩展轴12时，先用定位销15使第一定位销孔1001和第二定位销孔1101对准，从 而使第一内花键900和第二内花键1200周向对准，然后用螺栓将第一扩展法兰10和第二扩展法兰11 拧紧，从而延长了花键轴13的伸缩范围。图5为花键轴及后异型法兰的示意图，花键轴13的长度比后轴9短，使得花键轴 13具有更好的刚度，而且充分利用了花键轴13上的花键。当测量小型装载机(如ZLlO装载机)传动轴(较短)的扭矩时，可拆卸下扩展轴 12，此时花键轴13与后轴9的第一内花键900通过花键联接，进而将本发明安装在装载机传动系中进行扭矩测量；当测量大型装载机(如ZL50装载机)传动轴(较长)的扭矩时， 装上扩展轴12，通过定位销15使第一内花键900和第二内花键1200周向对准，将花键轴 13拉出，此时花键轴13与扩展轴12的第二内花键1200通过花键联接，从而适应具有较长传动轴的ZL50装载机的传动系，实现扭矩测量。可见，本发明通过可拆卸的扩展轴12和长伸缩花键的设计，实现了对不同长度的装载机传动轴进行扭矩测量的目的。图6为前异型法兰与变速箱输出轴法兰的连接示意图，图7为后异型法兰与驱动桥输入轴法兰的连接示意图，进一步对本发明接入不同型号装载机传动系的方式进行了说明，即前异型法兰1与变速箱输出轴A法兰利用螺栓连接，通过调整螺栓在第一 U型孔100 中的位置，前异型法兰1可以与不同尺寸的变速箱输出轴A的法兰进行配合；后异型法兰 14与驱动桥输入轴B的法兰的连接以此类推。本发明的简要工作过程为首先，对本发明的扭矩传感器4进行标定；其次，拆下待测传动轴，将花键轴13在后轴9或扩展轴12中伸缩长度进行调节， 以适应待测传动轴所在的传动系长度；调整螺栓在第一 U型孔100中的位置，使得前异型法兰1与变速箱输出轴A的法兰通过螺栓连接；后异型法兰14与驱动桥输入轴B的法兰的连接以此类推。至此，本发明已经接入待测装载机传动轴所在的传动系；最后，运行装载机，由扭矩传感器4进行扭矩测量，扭矩信号通过遥测装置天线 300和应变遥测仪301进行发射，遥测接收机304接收扭矩信号并显示扭矩值。
权利要求
1.一种装载机传动轴的扭矩快速测量装置，主要由前轴(2)、后轴(9)、遥测装置(3)、 扭矩传感器(4)和前、后十字联轴器组成，其特征在于，所述的遥测装置(3)和扭矩传感器 (4)通过导线连接并固定在前轴(2)上，前轴(2)和后轴(9)之间通过两个十字联轴器连接，两个十字联轴器通过法兰连接，前轴(2)与变速箱输出轴(A)之间通过前异型法兰(1) 连接，后轴(9)与花键轴(13)花键联接，花键轴(13)与驱动桥输入轴(B)之间通过后异型法兰(14)连接，后异型法兰(14)与花键轴(13)固连。
2.根据权利要求1所述的装载机传动轴的扭矩快速测量装置，其特征在于，所述的前异型法兰(1)和后异型法兰(14)结构相同，其上开有一组发散的至少四个第一 U型孔 (100)，第一 U型孔(100)的横截面为阶梯型。
3.根据权利要求1所述的装载机传动轴的扭矩快速测量装置，其特征在于，所述的遥测装置(3)由遥测装置天线(300)、应变遥测仪(301)、固定绷带(302)、电池(303)和遥测接收机(304)组成，其中遥测装置天线(300)、应变遥测仪(301)和电池(303)通过固定绷带(302)固定在前轴(2)上。
4.根据权利要求1所述的装载机传动轴的扭矩快速测量装置，其特征在于，所述的后轴(9)和扩展轴(12)与花键轴(13)之间通过花键联接。
5.根据权利要求4所述的装载机传动轴的扭矩快速测量装置，其特征在于，所述的后轴(9)与扩展轴(12)之间通过结构相同的第一扩展法兰(10)和第二扩展法兰(11)连接， 第一扩展法兰(10)和第二扩展法兰(11)上对应加工有法兰螺栓孔和定位销孔，通过螺栓固定连接，通过定位销(15)周向定位。
6.根据权利要求1所述的装载机传动轴的扭矩快速测量装置，其特征在于，所述的花键轴(13)比后轴(9)短。
全文摘要
本发明公开了一种装载机传动轴的扭矩快速测量装置，属扭矩测量技术领域，该装置主要由前轴、后轴、遥测装置、扭矩传感器和十字联轴器组成，所述的遥测装置和扭矩传感器通过导线连接并固定在前轴上，前轴和后轴之间通过两个十字联轴器连接，两个十字联轴器通过法兰连接，前轴与变速箱输出轴之间通过前异型法兰连接，后轴与花键轴通过花键联接，花键轴与驱动桥输入轴之间通过后异型法兰连接，后异型法兰与花键轴固连。利用该装置，只需最初使用时标定扭矩传感器一次，便可以对不同直径、不同长度的一系列装载机传动轴进行扭矩的快速测量。
文档编号G01L3/00GK102169034SQ201110024918
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者张玉新, 杨超, 王继新, 郝万军, 陈超 申请人:吉林大学