[发明专利]一种增程动力系统旋转轴扭矩波动测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种增程动力系统旋转轴扭矩波动测试装置及方法，测试装置包括应变片桥路，应变桥路布置在电机轴上，电机轴的两侧分别连接有发动机和发电机，发动机和发电机之间连接有扭转减振器，应变片桥路连接于无线遥测设备，无线遥测设备连接于信号采集设备，还包括一种程动力系统旋转轴扭矩波动测试方法，直接在电机轴上布置应变桥路，通过无线遥测设备采集并传输相应信号，无需在轴上打孔布线就能将信号输出；同时无线遥测设备发射器空间占用小，结构小巧，重量轻，不会额外增加电机轴本身动平衡；通过实时测量电机轴上的扭矩，来监测增程动力系统中发动机输出的扭矩波动值，方便、高效，采集结果稳定可靠。

技术领域

本发明涉及增程动力系统测试领域，尤其是一种增程动力系统旋转轴扭矩波动测试装置及方法。

背景技术

增程动力系统是发动机和发电机通过花键轴连接，工作时发动机输出机械能，通过花键轴传递给发电机，发电机将机械能转化为电能。由于发动机依靠各缸点火产生动力，而点火产生的载荷属于冲击载荷，此时容易导致发动机曲柄连杆末端对外输出扭矩的脉动幅度数倍于其平均载荷，引起零部件疲劳和振动噪声问题。虽然会在发动机和发电机之间设置飞轮或扭转减振机构，通过这些硬件结构降低扭矩脉动，但抑制的效果，及减振部件的选型常常无法准确评估。因此，急需在发电机端测试实际的扭矩时序，用于评价扭转减振的效果，及发电机端轴、轴承等连接部件的选型是否满足要求。只有得到了发电机端旋转轴上实际的扭矩波动值，才可以定量的评估扭转减振的效果，旋转轴、轴承等部件的疲劳强度，从而保证增程动力系统产品的可靠性。

现有的旋转轴上套装传感器，与电机轴采用联轴器连接的方式，需额外增加联轴器，势必破坏原动力系统内部结构，对于一些封闭性增程动力系统，或轴向空间限制的场景，有很大的局限性，且联轴器质量较大，易影响旋转轴本身的动平衡。在电机轴上套设滑环，在轴表面贴应变片的方式，势必也需要对原先结构做处理，适当留出传感器布置空间，同时连接线需打孔从轴内部走线，从轴端部打孔与采集设备连接。

在中国专利文献上公开的“基于无线技术的旋转轴扭矩测量方法与系统”，其公开号为CN109084926A，公开了一种基于无线技术的旋转轴扭矩测量方法与系统，该方法包括如下步骤：1)采集电压模拟信号；2)对电压模拟信号进行放大、滤波和模数转换，得到电压数字信号；3)通过蓝牙数据发射模块将电压数字信号传输到上位机，经上位机处理后得到旋转轴的扭矩值；4)所需电能通过无线供电方式提供。该系统包括应变片式转矩传感器、集成电路板、上位机和无线供电装置；所述无线供电装置包括电能接收部件和电能发射部件；所述上位机设置有蓝牙数据接收模块；所述集成电路板上集成设置有电源模块、应变信号处理模块、数据处理模块、蓝牙数据发射模块；该发明通过无线供电和蓝牙数据传输的联合应用，提高了旋转轴扭矩测量精度。但是该发明依据材料力学中推导的扭矩与应变的关系，严格按照公式计算扭矩值，需要相应的材料参数，轴的尺寸，若轴为变直径，非单一直径，则会受限。

发明内容

本发明解决了现有增程动力系统中关键零部件和减振部件的选型常常无法准确评估的问题，提出一种增程动力系统旋转轴扭矩波动测试装置及方法，直接在电机轴上布置应变桥路，通过无线遥测设备采集并传输相应信号，无需在轴上打孔布线就能将信号输出；同时无线遥测设备发射器空间占用小，结构小巧，重量轻，不会额外增加电机轴本身动平衡；通过实时测量电机轴上的扭矩，来监测增程动力系统中发动机输出的扭矩波动值，方便、高效，同时采集结果稳定可靠。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种增程动力系统旋转轴扭矩波动测试装置，包括应变片桥路，所述应变桥路布置在电机轴上，所述电机轴的两侧分别连接有发动机和发电机，所述发动机和发电机之间连接有扭转减振器，所述应变片桥路连接于无线遥测设备，所述无线遥测设备连接于信号采集设备。本发明中，主要测试旋转电机轴上的扭矩波动值，通过在电机轴上布置应变片桥路，将应变桥路信号传输至无线遥测设备，利用无线遥测设备接收端采集无线遥测设备发射器传输的信号，实时采集扭矩电压信号。只需要发射器与应变桥路连接，并固定在旋转轴上，并采用简便的电池供电或感应线圈供电。