[发明专利]无线联动式扭矩传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种扭矩传感器，适用于旋转动力机械的扭矩在线动态监测。

背景技术

扭矩的测量于旋转动力机械如钻探机械，它是信息获取的重要工况鉴定参数，但是钻探设备在运转情况下工程信息量多，采集难度大，若能准确、实时、安全地检测到钻探设备的平均或瞬时扭矩值，将会对钻探设备的开发过程、测试检测、质量保证、安全升级和优化设计等环节具有重要的参考价值。

目前，就扭矩传感器而言，国内外应用最多的是应变式扭矩传感器，但此类扭矩传感器通常需要配合联轴器使用，安装时同轴度要求也较高。其结构一般包括旋转部分和基座，且轴向尺寸大，使用时必须安装固定机座。因此，它的实用性和通用性较差，在被测件的轴向尺寸受限或机座安装困难时，问题更为突出。

在工业现场，许多旋转动力机械的输出装置不但旋转，而且需要进行直线运动，如钻机在工作时候，其输出装置，不仅做旋转运动，而且在动力装置的带动下，还要做直线进给运动。因此，为了测量输出扭矩，扭矩传感器不仅要随着输出装置做旋转，而且需要随着输出装置做直线进给运动。因此，为了实时测量钻机的输出扭矩，常用的扭矩传感器由于需要底座固定而不能测量钻机输出装置的输出扭矩，需要研制一种能满足旋转和直线运动的扭矩传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线联动式扭矩传感器，既可以随被测件做旋转运动又可以做直线运动，同时兼具联轴器的功能，可以实时在线监测旋转动力机械的输出扭矩。

本发明提供一种无线联动式扭矩传感器，包括：

 主体部件，为扭矩传感器的主要部件。

左法兰盘，用于连接扭矩传感器和被测件，大端通过螺栓与左扭盘连接，小端通过沉头螺钉与被测件连接。

右法兰盘，用于连接扭矩传感器和被测件，大端通过螺栓与右扭盘连接，小端通过沉头螺钉与被测件连接。

罩壳，用于封装保护内置电路部件，防止电磁干扰，通过十字槽紧固螺钉分别与左扭盘和右扭盘连接。

内置电路，安装在传感器的内部，用于扭矩信号的采集、处理和传输。

  应变片，能够感受扭矩信号的元件，能够将弹性体的机械应变转换成电阻的变化。

挡片，用于弹性体的轴向防护和防尘，粘接于右扭盘的端面。

测速码盘，配合光电开关，可以测量转速。

进一步地，主体部件包括一个主筒、一个左扭盘、四个紧固螺钉、一个右扭盘、四个弹性体、一个电路板基座、一个供电电源基座；圆筒为环状柱形结构，左扭盘为圆盘式结构，大端圆周均布八个螺纹连接通孔，与主筒左端面平齐，焊接连接；四个弹性体为矩形梁结构，与圆筒右端面平齐，相对于圆筒圆周均匀布置，焊接连接；右扭盘为圆盘式结构，大端圆周均匀布置八个螺纹连接孔，内圆柱面与四个弹性体焊接连接。电路板安装基座和供电电源安装基座为板状结构，两者对称焊接在主筒之上。

进一步地，主体部件采用“剪切轮辐式”结构，通过测量弹性体的剪切应变，来测量扭矩。

进一步地，左法兰盘为圆盘状结构，其大端圆周均布八个螺纹连接通孔，用以与左扭盘锁紧连接，小端为圆凸台结构，凸台圆周均布四个沉头螺钉孔，用以与被测件锁紧连接。

进一步地，右法兰盘为圆盘状结构，其大端圆周均布八个螺纹连接通孔，用以与右扭盘锁紧连接，小端为圆凸台结构，凸台圆周均布四个沉头螺钉孔，用以与被测件锁紧连接。

进一步地，罩壳包括一个上外罩和一个下外罩，上外罩和下外罩为半圆弧状，各自轴向两端设置有U型槽孔，每组三个圆周均布；上外罩要预留通信与充电接口孔和无线发射天线的安装孔；上外罩和下外罩要组成一完整的圆柱形壳体，封装保护内置电路，防止电磁干扰。

进一步地，内置电路包括采集电路板、供电电源和无线发射天线；采集电路板安装在电路板基座之上，完成扭矩信息的采集和处理，通过无线发射天线传输至扭矩测量仪显示分析；供电电源安装在供电电源基座之上，为采集电路和应变电桥提供工作电压。

进一步地，应变片采用金属箔式应变片。

进一步地，测速码盘采用磁钢材料，圆周均布60个矩形齿槽，配合光电开关可以测量转速。

本发明具有的特点在于：

扭矩传感器兼具联轴器的功能，结构简单，无需安装基座，可随被测件同步动作。可用于实际工况下的动态扭矩监测。

扭矩传感器采用“剪切轮辐式”结构，轴向尺寸小，灵敏度高，抗偏心载荷和侧向抗干扰能力好。

采用无线传输通信技术，监测方便，避免了有线传输测量方式的局限性、布线繁杂，灵活性差等缺点。

附图说明