[发明专利]基于电容耦合的旋转件扭矩测试装置

说明书

技术领域

    本发明涉及动力机械装置的旋转件扭矩测试领域，具体是一种基于电容耦合的旋转件扭矩测试装置。

背景技术

扭矩是表征车辆、舰船等动力机械装置的传动轴、负重轮、齿轮、连杆等旋转件功率的一个重要参数。扭矩测试按照传输方式分为接触法和非接触法，其中接触法主要是电阻应变片构建直流电桥，采用电刷式集流环供电，但是由于振动过大，使电刷接触不良而引起信号波动，造成测量误差大甚至测量不成功等问题；非接触法主要是利用基于磁弹性式、磁电式和光电式传感器，以及无线遥测的信号无线传输，由于车辆旋转件的空间紧凑，油污、粉尘等恶劣环境，存在可靠性差等问题；另外，现有的一种基于容栅的旋转轴扭矩测试需要在一根轴的间距为L的两端装配两组容栅，由于车辆的旋转轴长度有限，装配困难，在车辆的旋转轴扭矩测试场合应用受限。

发明内容

    本发明为了解决现有旋转件扭矩测试存在的诸多问题，提供了一种基于电容耦合的旋转件扭矩测试装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于电容耦合的旋转件扭矩测试装置，包括粘贴于动力机械装置内旋转件被测部位的第一感应元件，设于动力机械装置内的第二感应元件，

所述的第一感应元件是由电阻应变片Ra和电阻应变片Rb构成的，电阻应变片Ra和电阻应变片Rb一端分别通过引线连接于旋转件上，旋转件接地，电阻应变片Ra和电阻应变片Rb的相互位置关系保证随旋转件转动各电阻应变片产生形变；

所述的第二感应元件是由动支撑件、静支撑件、设于动支撑件上的动极板以及设于静支撑件上的静极板构成的，动极板是由动极板A片和动极板B片构成的，静极板是由静极板A片和静极板B片构成的；所述的动支撑件固定套装于旋转件上随旋转件旋转运动，动极板A片和动极板B片之间相互绝缘；所述的静支撑件环套于旋转件且支撑于动力机械装置内，静极板A片和静极板B片之间相互绝缘；所述的动支撑件和静支撑件之间有相对面，且动极板和静极板分别安装于各支撑件的相对面上，动极板和静极板的形状控制静极板A片与随旋转件转动的动极板A片形成周而复始的由小变大、由大变小的电容C1a，与随旋转件转动的动极板B片形成周而复始的由大变小、由小变大的电容C1b；同理，静极板B片与随旋转件转动的动极板A片形成周而复始的由大变小、由小变大的电容C2a，与随旋转件转动的动极板B片形成周而复始的由小变大、由大变小的电容C2b；动极板A片通过引线与电阻应变片Ra的另一端相连，动极板B片通过引线与电阻应变片Rb的另一端相连；静极板A片通过引线输出信号，静极板B片通过引线输出信号。

理论上只要各电阻应变片随旋转件转动可产生扭转形变，电阻应变片Ra和电阻应变片Rb相对位置关系均可采用。根据材料力学，当电阻应变片与旋转件的母线呈45°时，应变最大。本领域技术人员常规采用的电阻应变片的安装结构（见图4）为：电阻应变片Ra和电阻应变片Rb位于旋转件的同一纵截面内，且电阻应变片Ra与旋转件的母线呈45°角，电阻应变片Rb与该母线呈-45°角。

本发明所述的测试装置形成的电路，如图5所示。

    进一步，所述的动支撑件为动套筒，静支撑件为静套筒。所述的支撑件结构为本领域公知结构，且套筒结构为本领域常规采用的支撑件结构。

进一步，所述的动套筒和静套筒的相对面为端面，动极板和静极板分别粘贴于端面上。理论上只要是能够形成周而复始的由小变大、由大变小的电容C1a 、C1b、C2a和C2b，采用动套筒和静套筒的任意相对面方式均可，但是上述动套筒、静套筒、动极板以及静极板的安装方式，具有体积小、简单和环境适应性好等特点。

进一步，所述的动极板B片包括环形本体以及均匀连接于环形本体上的若干扇环形，动极板A片与动极板B片呈互补结构（见图2）；同理所述静极板A片和静极板B片（见图3）。理论上只要是能够形成周而复始的由小变大、由大变小的电容C1a 、C1b、C2a和C2b，动极板A片、动极板B片、静极板A片、静极板B片采用任意公知形状都可，但是上述动极板A片、动极板B片、静极板A片、静极板B片为本领域进行扭矩测量具有电容信号分明、清楚的特点。