CN114441078B - 功率测量装置在线转矩测量结构及在线转矩测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功率测量装置在线转矩测量结构及在线转矩测量方法，所述功率测量装置在线转矩测量结构包括标准转矩传感器和结构相同的两组挠性联轴器，所述两组挠性联轴器对称连接于所述标准转矩传感器的两侧，其中一组挠性联轴器连接所述标准转矩传感器与所述功率测量装置的主传动轴，另一组挠性联轴器连接所述标准转矩传感器与所述功率测量装置的从传动轴；所述两组挠性联轴器分别包括依次连接的第一液压轴套、弹性元件、联轴法兰、第二液压轴套和转接法兰，所述两组挠性联轴器的转接法兰分别与所述标准转矩传感器固定连接。本发明能够显著提高功率测量装置的转矩测量精度。

Description

功率测量装置在线转矩测量结构及在线转矩测量方法
技术领域
本发明属于计量测试技术领域，特别是涉及一种功率测量装置在线转矩测量结构及在线转矩测量方法。
背景技术
功率参数是发动机最核心的性能参数之一，而功率测量装置是发动机功率参数校准的核心设备，发动机功率参数的校准是通过对转矩和转速参数进行分别校准的方式来完成的，转速参数容易准确获得，转矩参数由于功率测量装置主传动轴与转矩传感器安装的同轴度无法保证而存在较大误差。目前功率测量装置在线校准常采用刚性联轴器进行转矩传感器连接，由于安装缝隙、同轴度偏差等问题，对转矩参数测量影响较大。现有的功率测量装置转矩在线校准大多采用力臂机构上吊挂砝码的方式直接对功率测量装置配套的转矩传感器进行校准，校准转矩的加力点与功率测量装置实际转矩的输入点位置不同，校准结果存在较大误差。
发明内容
本发明针对现有的功率测量装置转矩在线校准中转矩参数测量精度低、偏差大的问题，提供一种能够显著提高转矩测量精度的功率测量装置在线转矩测量结构及在线转矩测量方法。
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种功率测量装置在线转矩测量结构，包括标准转矩传感器和结构相同的两组挠性联轴器，所述两组挠性联轴器对称连接于所述标准转矩传感器的两侧，其中一组挠性联轴器连接所述标准转矩传感器与所述功率测量装置的主传动轴，另一组挠性联轴器连接所述标准转矩传感器与所述功率测量装置的从传动轴；所述两组挠性联轴器分别包括依次连接的第一液压轴套、弹性元件、联轴法兰、第二液压轴套和转接法兰，所述弹性元件与所述第一液压轴套固定连接，所述联轴法兰与所述弹性元件固定连接，所述第二液压轴套与所述联轴法兰胀紧联结，所述转接法兰与所述第二液压轴套胀紧联结；所述一组挠性联轴器的第一液压轴套与所述功率测量装置的主传动轴胀紧联结，所述另一组挠性联轴器的第一液压轴套与所述功率测量装置的从传动轴胀紧联结，所述两组挠性联轴器的转接法兰分别与所述标准转矩传感器固定连接。
优选地，所述弹性元件为叠片弹簧，由多个单层弹性片组成。
优选地，所述功率测量装置在线转矩测量结构还包括偏差角测量单元，用于测量所述功率测量装置的主传动轴的轴线与所述标准转矩传感器的轴线的轴向偏差角。
优选地，所述偏差角测量单元为激光干涉仪、角度传感器或引伸计。
本发明的另一个方面提供一种功率测量装置在线转矩测量方法，利用上述的功率测量装置在线转矩测量结构测量在线转矩，包括：
步骤S1：使所述功率测量装置在设定转矩下工作，通过所述标准转矩传感器测量得到所述功率测量装置的主传动轴产生的转矩M1；
步骤S2：假设所述功率测量装置的主传动轴的轴线与所述标准转矩传感器的轴线的轴向偏差角为α，则如下得到解算修正后的在线转矩M：
优选地，在所述步骤S2之前，所述功率测量装置在线转矩测量方法还包括：通过所述偏差角测量单元测量得到所述功率测量装置的主传动轴的轴线与所述标准转矩传感器的轴线的轴向偏差角α。
本发明的功率测量装置在线转矩测量结构及在线转矩测量方法能够显著提高转矩测量精度。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的功率测量装置在线转矩测量结构的示意图。
图2为本发明一种实施方式的功率测量装置在线转矩测量方法的流程图。
图3为利用本发明一种实施方式的功率测量装置在线转矩测量方法与使用现有技术的测量方法测量得到的在线转矩的比较示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明的实施方式提供一种功率测量装置在线转矩测量结构，采用挠性联轴器连接功率测量装置的传动轴与转矩传感器，能够消除和减小连接缝隙与偏转角度，从而显著提高转矩测量精度。
图1为本发明一种实施方式的功率测量装置在线转矩测量结构的示意图。如图1所示，本发明实施方式的功率测量装置在线转矩测量结构包括标准转矩传感器6和对称连接于标准转矩传感器6的两侧且结构相同的两组挠性联轴器。该两组挠性联轴器在图1中为标准转矩传感器6左边的一组和右边的一组。其中例如左边的一组挠性联轴器连接标准转矩传感器6与功率测量装置的主传动轴，右边的一组挠性联轴器的连接标准转矩传感器6与功率测量装置的从传动轴，反之亦可。
所述两组挠性联轴器分别包括依次连接的第一液压轴套1、弹性元件2、联轴法兰3、第二液压轴套4和转接法兰5。其中一组挠性联轴器的第一液压轴套1与功率测量装置的主传动轴胀紧联结，另一组挠性联轴器的第一液压轴套1与所述功率测量装置的从传动轴胀紧联结。即，第一液压轴套1的作用是将两组挠性联轴器分别与功率测量装置的主传动轴和从传动轴无间隙连接。
在各组挠性联轴器中，弹性元件2与第一液压轴套1例如通过法兰形式固定连接，弹性元件2的作用是通过弹力调节功率测量装置运动过程中的跳动，克服弯矩和径向力，提高功率测量装置与标准转矩传感器6之间的同轴度，达到转矩无损传递的目的，提高转矩测量精度。联轴法兰3与弹性元件2例如通过法兰形式固定连接，联轴法兰3的作用是连接弹性元件2与标准转矩传感器6。第二液压轴套4与联轴法兰3胀紧联结，从而实现联轴法兰3与标准转矩传感器6的无间隙连接。转接法兰5与第二液压轴套4胀紧联结，转接法兰5的作用是连接固定标准转矩传感器6，即，两组挠性联轴器的转接法兰5分别与标准转矩传感器6固定连接。
优选地，弹性元件2为叠片弹簧，由多个单层弹性片组成。两组挠性联轴器与标准转矩传感器6安装后，可有效减小功率测量装置的主传动轴轴线与标准转矩传感器6轴线的轴向偏差角。该轴向偏差角可以通过偏差角测量单元来测量。具体地，本发明实施方式的功率测量装置在线转矩测量结构还可以包括偏差角测量单元，用于测量功率测量装置的主传动轴的轴线与标准转矩传感器6的轴线的轴向偏差角。所述偏差角测量单元例如为激光干涉仪、角度传感器或引伸计等。
本发明实施方式还提供一种功率测量装置在线转矩测量方法，利用上述实施方式的功率测量装置在线转矩测量结构测量在线转矩。图2为本发明一种实施方式的功率测量装置在线转矩测量方法的流程图。如图2所示，本发明实施方式的功率测量装置在线转矩测量方法包括步骤S1和步骤S2。
在步骤S1中，使功率测量装置在设定转矩下工作，通过标准转矩传感器6测量得到功率测量装置的主传动轴产生的转矩M1；
在步骤S2中：假设功率测量装置的主传动轴的轴线与标准转矩传感器6的轴线的轴向偏差角为α，则如下得到解算修正后的在线转矩M：
通过式(1)可以得到解算修正后的在线转矩M与轴向偏差角α的关系曲线。
优选地，在所述步骤S2之前，本发明实施方式的功率测量装置在线转矩测量方法还可以包括：通过所述偏差角测量单元得到功率测量装置的主传动轴的轴线与标准转矩传感器6的轴线的轴向偏差角α。
以下通过一个具体实施例说明本发明实施方式的功率测量装置在线转矩测量方法及其技术效果。
首先，通过角度传感器测量得到功率测量装置的主传动轴的轴线与标准转矩传感器6的轴线的轴向偏差角α，α＝0.2rad。其次，设定功率测量装置在转矩Ms＝100Nm下工作，通过标准转矩传感器6测量得到功率测量装置的主传动轴产生的转矩M1＝101Nm，则测量误差为1％，而按上述式(1)得到解算修正后的在线转矩M为100.33Nm，测量误差由1％缩小至0.33％。
在本实施例中，随着轴向偏差角α的减小，标准转矩传感器6的测量值也会更加精确，解算修正后的在线转矩M越接近功率测量装置的设定转矩Ms。
作为比较，在同等的轴向偏差角α的情况下，相比现有技术使用刚性联轴器，本发明使用挠性联轴器测量得到的转矩精度显著提高。图3为利用本发明一种实施方式的功率测量装置在线转矩测量方法与使用现有技术的测量方法测量得到的在线转矩的比较示意图。在图3中，假定功率测量装置的设定转矩Ms＝100Nm，则上方的曲线为现有技术使用刚性联轴器测量得到的转矩曲线，而下方的曲线为本发明一种实施方式的功率测量装置在线转矩测量方法使用挠性联轴器测量得到的转矩曲线。从图3可以看出，在同等的轴向偏差角α的情况下，本发明基于挠性联轴器的在线转矩测量方法测量得到的转矩更加接近于功率测量装置的设定转矩，测量精度显著提高。
综上所述，本发明实施方式的功率测量装置在线转矩测量结构及在线转矩测量方法与现有技术相比较，通过利用挠性联轴器的弹性形变消除轴系装配间的安装偏差和间隙，相比传统转矩计量校准中采用刚性联轴器具有更好的贴合性，能够有效地减小振动，减小安装标准转矩传感器的轴向偏差角，提高同轴度，从而提高功率测量装置转矩测量精度，能够满足越来越多功率测量装置转矩参数计量和测试的需求。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施方式，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施方式进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明保护范围的限制。

Claims (5)

1.一种功率测量装置在线转矩测量方法，利用功率测量装置在线转矩测量结构测量在线转矩，所述功率测量装置在线转矩测量结构包括标准转矩传感器和结构相同的两组挠性联轴器，所述两组挠性联轴器对称连接于所述标准转矩传感器的两侧，其中一组挠性联轴器连接所述标准转矩传感器与所述功率测量装置的主传动轴，另一组挠性联轴器连接所述标准转矩传感器与所述功率测量装置的从传动轴；
所述两组挠性联轴器分别包括依次连接的第一液压轴套、弹性元件、联轴法兰、第二液压轴套和转接法兰，所述弹性元件与所述第一液压轴套固定连接，所述联轴法兰与所述弹性元件固定连接，所述第二液压轴套与所述联轴法兰胀紧联结，所述转接法兰与所述第二液压轴套胀紧联结；
所述一组挠性联轴器的第一液压轴套与所述功率测量装置的主传动轴胀紧联结，所述另一组挠性联轴器的第一液压轴套与所述功率测量装置的从传动轴胀紧联结，所述两组挠性联轴器的转接法兰分别与所述标准转矩传感器固定连接，
其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：使所述功率测量装置在设定转矩下工作，通过所述标准转矩传感器测量得到所述功率测量装置的主传动轴产生的转矩M1；
步骤S2：假设所述功率测量装置的主传动轴的轴线与所述标准转矩传感器的轴线的轴向偏差角为α，则如下得到解算修正后的在线转矩M：
2.如权利要求1所述的功率测量装置在线转矩测量方法，其特征在于，所述弹性元件为叠片弹簧，由多个单层弹性片组成。
3.如权利要求1或2所述的功率测量装置在线转矩测量方法，其特征在于，所述功率测量装置在线转矩测量结构还包括偏差角测量单元，用于测量所述功率测量装置的主传动轴的轴线与所述标准转矩传感器的轴线的轴向偏差角。
4.如权利要求3所述的功率测量装置在线转矩测量方法，其特征在于，所述偏差角测量单元为激光干涉仪、角度传感器或引伸计。
5.如权利要求3所述的功率测量装置在线转矩测量方法，其特征在于，在所述步骤S2之前，所述方法还包括：通过所述偏差角测量单元测量得到所述功率测量装置的主传动轴的轴线与所述标准转矩传感器的轴线的轴向偏差角α。
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