[发明专利]旋转轴扭矩与转速测量方法

摘要

本发明公开了一种旋转轴扭矩与转速测量方法，属于动力机械测量控制技术领域。装置由左半轴、右半轴、检测块、位置检测传感器组成。把右半轴（7）与传动轴串联，左半轴（1）和右半轴（7）通过扭簧（4）连接传递扭矩，左半轴（1）和右半轴（7）可相对周向运动，扭簧体随传动轴一起转动，传递扭矩时扭簧被压缩，使两半轴相对角度发生变化，变化的角度与扭矩成正比；通过分析两半轴的相对角度变化，从而得到相应的扭矩。本发明有效解决了其他装置测量高速旋转轴扭矩时可靠性低、分辨率低、工作范围窄的问题，并能兼做转速传感器，降低测量系统成本。

主权项

一种旋转轴扭矩与转速测量方法，其特征在于：使用旋转轴扭矩测量装置，该装置包括左半轴(1)、右半轴(7)、保持架(5)、扭簧(4)；上述右半轴(7)的左端具有中心盲孔(7‑1)，左半轴(1)的右端伸入该中心盲孔(7‑1)中；上述左半轴(1)的右端具有中心通孔(1‑1)；上述保持架(5)的右端固定于右半轴(7)的中心盲孔(7‑1)中，保持架(5)的左端伸入到左半轴(1)的中心通孔(1‑1)中并通过滑动轴承(2)安装在中心通孔(1‑1)中；上述扭簧(4)安装在保持架(5)上，其右端与右半轴(7)相连，其左端与左半轴(1)相连；上述左半轴(1)右端周向均匀分布N个第一检测块(8)，右半轴(7)左端周向均匀分布N个第二检测块(9)；初始状态时第一检测块(8)和第二检测块(9)沿周向间隔均匀布置；N为2‑5的整数；该旋转轴扭矩测量装置还包括位于右半轴(7)的左端侧方的位置检测传感器(10)；上述第一检测块(8)、第二检测块(9)到系统中心轴线的径向距离相等，上述第一检测块(8)、第二检测块(9)、位置检测传感器(10)到右半轴(7)右端面所在平面的距离相等；扭矩测量方法，包括以下过程：把右半轴(7)与传动轴串联，左半轴(1)和右半轴(7)通过扭簧(4)连接传递扭矩，左半轴(1)和右半轴(7)可相对周向运动，扭簧体随传动轴一起转动，传递扭矩时扭簧被压缩，使两半轴相对角度发生变化，变化的角度与扭矩成正比；通过分析两半轴的相对角度变化，从而得到相应的扭矩；当轴传递的扭矩变化时，第一检测块(8)与第二检测块(9)的相对位置发生变化，当转轴旋转时，第一检测块(8)与第二检测块(9)使位置检测传感器(10)产生脉冲电压信号，转轴旋转一周产生2N个电压脉冲波形，对应2N个检测块在圆周上分布的位置，通过分析电压脉冲波形中相邻脉冲的相位变化，得到两半轴的相对角度变化，从而得到相应的扭矩；当轴旋转时，在无扭矩加载情况下，均匀分布的N个第一检测块与N个第二检测块使位置检测传感器产生2N个时间间隔相同的电压脉冲波形，相邻脉冲的相对相位为零；当加载扭矩为T时，相邻脉冲的相对相位变化为a；事先标定不同的a与T的对应关系，就可从相位变化a得到T；为了解决N个第一检测块与N个第二检测块由于安装制造误差使检测块周向间隔在初始状态时不能完全均匀布置，从而带来相角检测误差的问题，在相角计算中，分别计算2N个电压脉冲波形中相邻2个脉冲之间的时间间隔t1,t2,…,t2N，并将其从大到小排序为t1',t2',…,t2N'，电压脉冲波形中相邻2个脉冲相位计算公式为：转速测量方法，包括以下过程：当轴旋转时，N个第一检测块(8)与N个第二检测块(9)使位置检测传感器(10)产生2N个电压脉冲波形，分别计算电压脉冲波形中相邻2N个脉冲的之间的时间间隔t1,t2,…,t2N，转速n的计算公式为：式中t1,t2,…,t2N的单位为秒。