一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及海洋升降平臺(tái)領(lǐng)域，具體涉及一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，包括齒條和測(cè)量裝置，其測(cè)量裝置包括連接件、傳感器彈性體和傳感器；傳感器彈性體為圓柱形結(jié)構(gòu)，穿過(guò)并安裝于齒條和連接件相對(duì)應(yīng)的孔，使齒條安裝于連接件；傳感器安裝于傳感器彈性體，設(shè)于齒條與連接件接觸面的對(duì)應(yīng)位置，測(cè)量齒條和連接件之間的受力情況，還包括通孔，徑向穿過(guò)傳感器彈性體的中心軸；一個(gè)通孔內(nèi)設(shè)有兩個(gè)傳感器；兩個(gè)傳感器設(shè)于通孔的中間位置的內(nèi)壁，且相對(duì)的兩側(cè)。本發(fā)明通過(guò)以上結(jié)構(gòu)，傳感器位于傳感器彈性體的中心位置，測(cè)量的載荷數(shù)據(jù)最為準(zhǔn)確，而相對(duì)于軸向開(kāi)設(shè)安裝傳感器的孔，徑向開(kāi)設(shè)通孔更便于加工，也更便于安裝傳感器。
【專利說(shuō)明】
一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及海洋升降平臺(tái)領(lǐng)域，具體涉及一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]大載荷齒輪、齒條傳動(dòng)單元是實(shí)現(xiàn)海洋平臺(tái)裝備升降的關(guān)鍵功能模塊，由于平臺(tái)工作過(guò)程中承受載荷大，載荷分布不均，以及多級(jí)齒輪傳動(dòng)在功率一載荷轉(zhuǎn)換過(guò)程中傳動(dòng)鏈各個(gè)功能部件的物理參數(shù)變化等原因，導(dǎo)致現(xiàn)有升降單元存在不同程度的安全風(fēng)險(xiǎn)，目前的測(cè)試手段還不能有效、完整的對(duì)載荷量進(jìn)行直接測(cè)試，導(dǎo)致現(xiàn)有海工舉升單元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改造缺乏直接的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有針對(duì)海洋平臺(tái)升降單元齒輪箱的齒輪、齒條所受500T及以上載荷的直接測(cè)量裝置?，F(xiàn)有的測(cè)試主要有兩種方案:
[0004]I)通過(guò)液壓缸壓力、電機(jī)功率等物理量的測(cè)量，經(jīng)過(guò)理論換算間接計(jì)算得到海洋平臺(tái)升降單元齒輪箱的齒輪、齒條所受的載荷;這種方法屬于間接測(cè)量，但由于存在系統(tǒng)滯后、能量損耗，以及不能消除整個(gè)傳動(dòng)鏈各環(huán)節(jié)的摩擦、能量損失以及安裝系統(tǒng)誤差等因素，利用相關(guān)的測(cè)量裝置測(cè)量得到的載荷值很不準(zhǔn)確。
[0005]2)另一方面，通過(guò)在齒輪、齒條上安裝應(yīng)變片，或在已有齒輪、齒條連接結(jié)構(gòu)上加裝載荷傳感器進(jìn)行載荷的測(cè)量;這兩種方法都屬于直接測(cè)量，采用安裝應(yīng)變片的方法限于齒輪箱的工作過(guò)程和工況條件，應(yīng)變片無(wú)法安裝，技術(shù)上并不可行。采用加裝載荷傳感器的方法，需對(duì)單元齒輪箱的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)大的結(jié)構(gòu)改造，同樣并不可行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，克服以上問(wèn)題，測(cè)量大載荷的海工升降平臺(tái)的齒條結(jié)構(gòu)。
[0007]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]—種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，包括齒條和測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括連接件、傳感器彈性體和傳感器；
[0009]所述傳感器彈性體為圓柱形結(jié)構(gòu)，穿過(guò)并安裝于所述齒條和連接件相對(duì)應(yīng)的孔，使所述齒條安裝于所述連接件；
[0010]所述傳感器安裝于所述傳感器彈性體，設(shè)于所述齒條與連接件接觸面的對(duì)應(yīng)位置，測(cè)量所述齒條和連接件之間的受力情況。
[0011]所述傳感器彈性體的徑向設(shè)有兩個(gè)環(huán)形槽，設(shè)于齒條與連接件接觸面的位置，所述傳感器安裝于所述環(huán)形槽內(nèi)。
[0012]所述環(huán)形槽設(shè)有通孔，徑向穿過(guò)所述傳感器彈性體的中心軸;一個(gè)所述通孔內(nèi)設(shè)有兩個(gè)所述傳感器;兩個(gè)所述傳感器設(shè)于所述通孔的中間位置的內(nèi)壁，且相對(duì)的兩側(cè)。
[0013]所述通孔垂直于所述齒條和連接件之間的受力方向。
[0014]所述傳感器為雙剪切應(yīng)變片，每個(gè)所述傳感器設(shè)有兩個(gè)應(yīng)變片；
[0015]設(shè)同一所述通孔內(nèi)的兩個(gè)所述傳統(tǒng)器的共四個(gè)所述應(yīng)變片分別為Rl、R2、R3和R4，設(shè)另一個(gè)通孔內(nèi)的兩個(gè)所述傳統(tǒng)器的共四個(gè)所述應(yīng)變片分別為R5、R6、R7和R8;
[0016]所述R1、R2、R3和R4，以及所述R5、R6、R7和R8分別組成惠通斯橋連接;兩個(gè)所述惠通斯橋連接相互獨(dú)立連接、并聯(lián)或者串聯(lián)。
[0017]所述應(yīng)變片的安裝方向與所述傳感器彈性體的中心軸呈四十五度角。
[0018]所述傳感器彈性體兩端的端面平齊于所述連接件的側(cè)面，所述傳感器彈性體通過(guò)卡盤固定于連接件，所述卡盤設(shè)于所述傳感器彈性體兩側(cè)的端面;所述傳感器彈性體的軸向設(shè)置有布線槽，所述布線槽連通所述傳感器彈性體的端面，所述傳感器彈性體的端面安裝設(shè)有接線端子；導(dǎo)線一端連接所述傳感器，并通過(guò)所述布線槽，另一端連接所述接線端子。
[0019]所述測(cè)量裝置設(shè)于所述齒條的端部；所述齒條的一端或者兩端設(shè)有所述測(cè)量裝置。
[0020]所述連接件通過(guò)螺紋安裝于活塞桿，所述活塞桿位于與所述齒條相對(duì)的另一側(cè)；所述活塞桿的另一端安裝于液壓缸。
[0021]所述連接件設(shè)有U形結(jié)構(gòu)，所述齒條安裝于所述U形結(jié)構(gòu)內(nèi)；或者所述齒條設(shè)有U形結(jié)構(gòu)，所述連接件安裝于所述U形結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0022]本發(fā)明通過(guò)以上結(jié)構(gòu)，傳感器位于傳感器彈性體的中心位置，測(cè)量的載荷數(shù)據(jù)最為準(zhǔn)確，而相對(duì)于軸向開(kāi)設(shè)安裝傳感器的孔，徑向開(kāi)設(shè)通孔更便于加工，也更便于安裝傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖(其中連接件，在與活塞桿連接處局部剖視);
[0024]圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖(其中齒輪與連接件為剖視視圖)；
[0025]圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳感器彈性體俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是圖3的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027 ]圖5是圖3的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)變片Rl、R2、R3和R4的惠通斯橋連接電路示意圖；
[0029 ]圖7是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)變片R5、R6、R7和R8的惠通斯橋連接電路示意圖。
[0030]齒條1、連接件2、傳感器彈性體3、環(huán)形槽31、通孔32、布線槽33、應(yīng)變片41、活塞桿
5、卡盤6、接線端子7。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032]如圖1至圖2所示，一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，包括齒條I和測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括連接件2、傳感器彈性體3和傳感器；
[0033]所述傳感器彈性體3為圓柱形結(jié)構(gòu)，穿過(guò)并安裝于所述齒條I和連接件2相對(duì)應(yīng)的孔，使所述齒條I安裝于所述連接件2;
[0034]所述傳感器安裝于所述傳感器彈性體3，設(shè)于所述齒條I與連接件2接觸面的對(duì)應(yīng)位置，測(cè)量所述齒條I和連接件2之間的受力情況。
[0035]所述傳感器彈性體3在位于所述齒條I與連接件2接觸面的對(duì)應(yīng)位置，其受到的應(yīng)力最大，形變也最大，所述傳感器設(shè)于此位置能最有效的測(cè)量齒條載荷。
[0036]傳感器彈性體3具有銷軸的功能，連接所述齒條I和連接件2，同時(shí)還具有測(cè)量所述齒條I載荷的功能;解決了現(xiàn)有測(cè)試方法、測(cè)試技術(shù)不能有效消除試驗(yàn)機(jī)安裝誤差、運(yùn)行誤差對(duì)載荷數(shù)據(jù)測(cè)試精度影響的問(wèn)題，以及解決了現(xiàn)有測(cè)試裝置不能有效與試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)有效匹配等不足，從而為海工舉升單元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改造缺乏提供直接的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。
[0037]如圖2至圖3所示，所述傳感器彈性體3的徑向設(shè)有兩個(gè)環(huán)形槽31，設(shè)于齒條I與連接件2接觸面的位置，所述傳感器安裝于所述環(huán)形槽31內(nèi)。
[0038]所述環(huán)形槽31使所述傳感器彈性體3的直徑更小，受力作用時(shí)更易產(chǎn)生形變，所述傳感器設(shè)于此處更易測(cè)量所述齒條I的載荷。
[0039]如圖2至圖5所示，所述環(huán)形槽31設(shè)有通孔32，徑向穿過(guò)所述傳感器彈性體3的中心軸;一個(gè)所述通孔32內(nèi)設(shè)有兩個(gè)所述傳感器;兩個(gè)所述傳感器設(shè)于所述通孔32的中間位置的內(nèi)壁，且相對(duì)的兩側(cè)。
[0040]所述傳感器位于所述傳感器彈性體3的中心位置，測(cè)量的載荷數(shù)據(jù)最為準(zhǔn)確。而相對(duì)于軸向開(kāi)設(shè)安裝所述傳感器的孔，徑向開(kāi)設(shè)所述通孔32更便于加工，也更便于安裝所述傳感器。
[0041]如圖2所示，所述通孔32垂直于所述齒條I和連接件2之間的受力方向。使所述傳感器所安裝的內(nèi)壁垂直于所述受力方向，測(cè)量的載荷數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。
[0042]如圖4至圖7所示，所述傳感器為雙剪切應(yīng)變片，每個(gè)所述傳感器設(shè)有兩個(gè)應(yīng)變片41；
[0043]設(shè)同一所述通孔32內(nèi)的兩個(gè)所述傳統(tǒng)器4的共四個(gè)所述應(yīng)變片41分別為Rl、R2、R3和R4，設(shè)另一個(gè)通孔32內(nèi)的兩個(gè)所述傳統(tǒng)器4的共四個(gè)所述應(yīng)變片41分別為R5、R6、R7和R8 ；
[0044]所述R1、R2、R3和R4，以及所述R5、R6、R7和R8分別組成惠通斯橋連接;兩個(gè)所述惠通斯橋連接相互獨(dú)立連接、并聯(lián)或者串聯(lián)。
[0045]兩個(gè)獨(dú)立的惠通斯測(cè)量電路分別測(cè)量所述齒輪I的載荷，當(dāng)其中一個(gè)惠通斯測(cè)量電路出現(xiàn)問(wèn)題不能工作時(shí)，另外一個(gè)惠通斯測(cè)量電路也能確保測(cè)量裝置能夠正常運(yùn)行，提高穩(wěn)定性;當(dāng)然，也能將兩個(gè)惠通斯橋連接并聯(lián)或者串聯(lián)，提高測(cè)量的精確度。
[0046]如圖4至圖5所示，所述應(yīng)變片41的安裝方向與所述傳感器彈性體3的中心軸呈四十五度角。通過(guò)計(jì)算得出的最佳角度，使測(cè)量更為精確；當(dāng)然，在不同的環(huán)境下，也可以是其他的角度，以達(dá)到最佳測(cè)量效果。
[0047]如圖1至圖2所示，所述傳感器彈性體3兩端的端面平齊于所述連接件的側(cè)面，所述傳感器彈性體3通過(guò)卡盤6固定于連接件2，所述卡盤6設(shè)于所述傳感器彈性體3兩側(cè)的端面；如圖4所示，所述傳感器彈性體I的軸向設(shè)置有布線槽33，所述布線槽33連通所述傳感器彈性體I的端面，所述傳感器彈性體I的端面安裝設(shè)有接線端子7;導(dǎo)線一端連接所述傳感器，并通過(guò)所述布線槽33，另一端連接所述接線端子7。
[0048]由于海工升降平臺(tái)所使用的齒條載荷要求非常巨大，相應(yīng)的，傳感器彈性體I的尺寸也就比一般的機(jī)械結(jié)構(gòu)的尺寸大，這樣的情況下在傳感器彈性體I中開(kāi)設(shè)布線槽33幾乎不會(huì)影響測(cè)量的精度，又能巧妙的布線。
[0049]所述測(cè)量裝置設(shè)于所述齒條I的端部;所述齒條I的一端或者兩端設(shè)有所述測(cè)量裝置。為了適應(yīng)不同的工作環(huán)境，所述測(cè)量裝置也可以設(shè)于所述齒條I的其他部位。
[0050]如圖1至圖2所示，所述連接件2通過(guò)螺紋安裝于活塞桿5，所述活塞桿5位于與所述齒條I相對(duì)的另一側(cè);所述活塞桿5的另一端安裝于液壓缸。
[0051]所述液壓缸推動(dòng)所述齒條I工作，所述齒條I驅(qū)動(dòng)所述齒條，以達(dá)到海工平臺(tái)升降的目的。
[0052]如圖1至圖2所示，所述連接件2設(shè)有U形結(jié)構(gòu)，所述齒條I安裝于所述U形結(jié)構(gòu)內(nèi)；或者所述齒條I設(shè)有U形結(jié)構(gòu)，所述連接件2安裝于所述U形結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0053]所述連接件2設(shè)有U形結(jié)構(gòu)或者所述齒條I設(shè)有U形結(jié)構(gòu)，使所述齒條I和所述連接件2之間的結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)固。
[0054]以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它【具體實(shí)施方式】，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，包括齒條和測(cè)量裝置，其特征在于:所述測(cè)量裝置包括連接件、傳感器彈性體和傳感器； 所述傳感器彈性體為圓柱形結(jié)構(gòu)，穿過(guò)并安裝于所述齒條和連接件相對(duì)應(yīng)的孔，使所述齒條安裝于所述連接件； 所述傳感器安裝于所述傳感器彈性體，設(shè)于所述齒條與連接件接觸面的對(duì)應(yīng)位置，測(cè)量所述齒條和連接件之間的受力情況； 還包括通孔，徑向穿過(guò)所述傳感器彈性體的中心軸；一個(gè)所述通孔內(nèi)設(shè)有兩個(gè)所述傳感器;兩個(gè)所述傳感器設(shè)于所述通孔的中間位置的內(nèi)壁，且相對(duì)的兩側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，其特征在于:所述傳感器彈性體的徑向設(shè)有兩個(gè)環(huán)形槽，設(shè)于齒條與連接件接觸面的位置，所述傳感器安裝于所述環(huán)形槽內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，其特征在于:所述通孔垂直于所述齒條和連接件之間的受力方向。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，其特征在于:所述傳感器為雙剪切應(yīng)變片，每個(gè)所述傳感器設(shè)有兩個(gè)應(yīng)變片； 設(shè)同一所述通孔內(nèi)的兩個(gè)所述傳統(tǒng)器的共四個(gè)所述應(yīng)變片分別為R1、R2、R3和R4，設(shè)另一個(gè)通孔內(nèi)的兩個(gè)所述傳統(tǒng)器的共四個(gè)所述應(yīng)變片分別為R5、R6、R7和R8; 所述R1、R2、R3和R4，以及所述R5、R6、R7和R8分別組成惠通斯橋連接;兩個(gè)所述惠通斯橋連接相互獨(dú)立連接、并聯(lián)或者串聯(lián)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，其特征在于:所述應(yīng)變片的安裝方向與所述傳感器彈性體的中心軸呈四十五度角。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，其特征在于:所述傳感器彈性體兩端的端面平齊于所述連接件的側(cè)面，所述傳感器彈性體通過(guò)卡盤固定于連接件，所述卡盤設(shè)于所述傳感器彈性體兩側(cè)的端面;所述傳感器彈性體的軸向設(shè)置有布線槽，所述布線槽連通所述傳感器彈性體的端面，所述傳感器彈性體的端面安裝設(shè)有接線端子;導(dǎo)線一端連接所述傳感器，并通過(guò)所述布線槽，另一端連接所述接線端子。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，其特征在于:所述測(cè)量裝置設(shè)于所述齒條的端部;所述齒條的一端或者兩端設(shè)有所述測(cè)量裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，其特征在于:所述連接件通過(guò)螺紋安裝于活塞桿，所述活塞桿位于與所述齒條相對(duì)的另一側(cè);所述活塞桿的另一端安裝于液壓缸。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于徑向通孔的高靈敏度齒條載荷測(cè)量裝置，其特征在于:所述連接件設(shè)有U形結(jié)構(gòu)，所述齒條安裝于所述U形結(jié)構(gòu)內(nèi)；或者所述齒條設(shè)有U形結(jié)構(gòu)，所述連接件安裝于所述U形結(jié)構(gòu)內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01L1/22GK105865672SQ201610415482
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】陳 峰, 李光遠(yuǎn), 吳平平, 陸軍, 張靜波, 馬振軍
【申請(qǐng)人】廣東精銦海洋工程股份有限公司