[发明专利]一种基于轴传递的无线扭矩测量方法

说明书

本发明涉及轴系扭矩测量技术领域，提供一种基于轴传递的无线扭矩测量方法，具体操作步骤如下：将扭矩测量应变全桥贴附在待测量的轴上，并将应变信号转换成射频信号发送的无线模块靠近所述应变全桥固定；标定轴切应变与扭矩的对应关系；接收天线对所述射频信号进行信号接收；信号接收器和数据采集器将信号以一定的采样频率进行采样；将采样得到的电信号数据上传至PC端并结合扭力值计算模型算出轴传递的扭矩值；本发明旨在提供一种通过测量旋转轴在转动过程中产生的表面切应变来获取扭力值、且安装方便，测量灵活的无线扭矩测量系统。

技术领域

本发明涉及轴系扭矩测量技术领域，具体涉及一种基于轴传递的无线扭矩测量方法。

背景技术

轴系传动是机械装置动力输出的主要形式，其通过动力轴提供扭矩输出并带动设备运行,通过扭矩可反映动力系统的整体工作特性和状态并评价机械装置的整体性能。在机械传动系统中，轴上扭矩输出既是测算动力系统功率的重要参数，也是监测动力系统工作状态和健康情况的技术指标，其直接关系到机械装置的动力性能和运行安全。因此，实时监测动力轴上的输出扭矩，对于保障机械装置整体安全稳定工作具有重要意义。

在进行转轴传递扭矩测量时，常用的方法是用转速转矩传感器来进行测量，将转速转矩传感器通过联轴器与转动轴进行机械串联，通过配套的扭矩仪或扭矩卡就能测出转动轴所传递的扭矩。但是转速转矩传感器无法对工业现场大型传动装置的扭矩进行在线监测，例如大型轧机、风机和卷取机等传动轴的扭矩在线监测，因为一般都不允许对传动轴进行改造或拆装，因此无法采用扭矩角相位差传感器。

长期以来工业现场大型传动装置的扭矩在线监测的问题，一直未得到较好的解决。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于轴传递的无线扭矩测量方法，旨在提供一种通过测量旋转轴在转动过程中产生的表面切应变来获取扭力值、且安装方便，测量灵活的无线扭矩测量系统。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于轴传递的无线扭矩测量方法，具体操作步骤如下：

将扭矩测量应变全桥贴附在待测量的轴上，并将应变信号转换成射频信号发送的无线模块靠近所述应变全桥固定；

标定轴切应变与扭矩的对应关系；

接收天线对所述射频信号进行信号接收；

信号接收器和数据采集器将信号以一定的采样频率进行采样；

将采样得到的电信号数据上传至PC端并结合扭力值计算模型算出轴传递的扭矩值。

更进一步地，所述电信号数据通过CAN总线上传至PC端，并采用小包分析进行信号消噪处理。

更进一步地，所述消噪处理步骤如下：

对一个信号进行小波分解；

选择一个阈值对小波分解每一层的高频系数进行量化处理；

采用量化后的高频系数和任意一层的低频系数进行一维信号的小波重构。

更进一步地，所述轴切应变与扭矩的对应关系的标定采用主轴负载端的发电机功率和转速对主轴的扭矩进行标定。

更进一步地，所述计算模型通过结合结合应变桥处的轴截面尺寸、轴材料的弹性模量和泊松比得出，具体为：

T＝τI_p/r

其中，τ＝Gγ

式中，T为主轴扭矩值，τ为剪应力，Ip--轴极惯性矩，γ为剪应变，G为剪切模量。

更进一步地，所述应变全桥和无线模块由旋转稳压块供电，所述旋转稳压块的电能由感应电源经静、动线圈之间的耦合获得。