電子微力矩測試儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于力學(xué)計(jì)量測試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用微量電子天平測量微量力矩的電子微力矩測試儀。
【背景技術(shù)】
[0002]微量力矩測試儀是一種用于測量、標(biāo)定陀螺儀的力矩器和力矩傳感器的質(zhì)量測控儀器，其測量精度要求不大于0.1mg.Cm，測量范圍為O?20g.cm。傳統(tǒng)的測量微量力矩的儀器多利用精密機(jī)械天平，其測量方法是在天平橫梁的支點(diǎn)上同軸安裝陀螺力矩器，給力矩器通電產(chǎn)生電磁力矩，再通過添加砝碼的方式調(diào)平天平后，砝碼的重力乘以力臂即為力矩器產(chǎn)生的力矩。用機(jī)械天平測量力矩器的力矩的優(yōu)點(diǎn)是直觀，但缺點(diǎn)是由于機(jī)械天平的支承為刀口支承，支承摩擦力矩大，以致影響測量精度，且操作復(fù)雜，另外機(jī)械天平穩(wěn)定時(shí)間長，其測量精度在很大程度上依賴于操作人員的技術(shù)水平。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題加以解決，提供一種結(jié)構(gòu)原理先進(jìn)、操作簡便、可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化測量的電子微力矩測試儀。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案是這樣的:所提供的電子微力矩測試儀由微量電子天平、靜壓氣浮軸承、穩(wěn)定基座、力矩器、精密進(jìn)給主軸、平衡塊和力臂桿組成，微量電子天平和一端作用在電子天平刀口上的力臂桿構(gòu)成力矩轉(zhuǎn)換測量機(jī)構(gòu)，靜壓氣浮軸承安裝在穩(wěn)定基座上，其輸出軸端與力臂桿的另一端連接，力矩器包括安裝在力矩器定子工裝孔內(nèi)的力矩器定子和安裝在力矩器轉(zhuǎn)子工裝孔內(nèi)的力矩器轉(zhuǎn)子，力矩器定子工裝同軸安裝在靜壓氣浮軸承輸入軸上，力矩器轉(zhuǎn)子工裝同軸安裝在可沿其軸向做正反向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的精密進(jìn)給主軸上，平衡塊設(shè)置在靜壓氣浮軸承輸出端桿上。
[0005]實(shí)際工作中，在安裝好被測力矩器后，由氣動(dòng)元件推動(dòng)精密進(jìn)給主軸進(jìn)給到設(shè)定的位置，給力矩器轉(zhuǎn)子通電，于是力矩器定子就會(huì)產(chǎn)生電磁力矩作用在同軸安裝的靜壓氣浮軸承上，由于靜壓氣浮軸承的摩擦力矩極其微小(摩擦力矩不大于0.4mg.cm)，這樣就可以無耗損地將力矩轉(zhuǎn)化為壓力通過在靜壓氣浮軸承主軸設(shè)置的力臂傳遞給固定在微量電子天平的刀口上，電子微量天平敏感壓力并給出數(shù)字化的壓力值，此壓力值乘以力臂長度值即為力矩測量值。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的主要優(yōu)點(diǎn)是:
[0007]—、本實(shí)用新型針對目前機(jī)械天平測量微力矩的存在的問題，首次提出了將微量電子天平技術(shù)應(yīng)用到微力矩測試，極大地提高了測量精度，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和智能化；
[0008]二、采用靜壓氣浮軸承支承測量力矩器，使支點(diǎn)摩擦力矩減小到0.04mg.cm，極大地減小了支點(diǎn)的摩擦力矩干擾，從而無損耗地將力矩轉(zhuǎn)化為電子天平可以敏感的重力；
[0009]三、本實(shí)用新型采用了力矩偏置技術(shù)，保證了正反兩個(gè)方向力矩作用力臂恒定，保證了微力矩測試精度；
[0010]四、本實(shí)用新型相對傳統(tǒng)精密機(jī)械天平測量微量力矩而言操作簡捷，對操作人員的技術(shù)水平要求不高，性價(jià)比高。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型所述電子微力矩測試儀的測量原理圖。
[0013]圖3是本實(shí)用新型力矩轉(zhuǎn)換與力矩偏置結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖4是本實(shí)用新型被測量件陀螺力矩器的安裝結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖中各數(shù)字標(biāo)號的名稱分別是:1 一微量電子天平，2 —電子天平刀口，3 —靜壓氣浮軸承，4 一穩(wěn)定基座，5 一力矩器定子工裝，6 —力矩器轉(zhuǎn)子，7 一力矩器定子，8 一力矩器轉(zhuǎn)子工裝，9 一精密進(jìn)給主軸，10 一平衡塊，11 一力臂桿，12 一靜壓氣浮主軸，13 一靜壓氣浮軸承輸出軸，14 一靜壓氣浮軸承輸入軸，15 一轉(zhuǎn)子導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下將結(jié)合附圖對本【實(shí)用新型內(nèi)容】做進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的實(shí)際應(yīng)用結(jié)構(gòu)并不僅限于圖示的實(shí)施例。
[0017]參見圖1，本實(shí)用新型所述的電子微力矩測試儀由微量電子天平1、電子天平刀口2、靜壓氣浮軸承3、穩(wěn)定基座4、力矩器、精密進(jìn)給主軸9、平衡塊10、力臂桿11組成。其中微量電子天平1、電子天平刀口 2和作用在電子天平刀口 2上的力臂桿11構(gòu)成力矩轉(zhuǎn)換測量機(jī)構(gòu)，靜壓氣浮軸承3安裝在穩(wěn)定基座4上，力矩器由力矩器定子工裝5、力矩器轉(zhuǎn)子6、力矩器定子7、力矩器轉(zhuǎn)子工裝8組成。力矩器定子7安裝在力矩器定子工裝5孔內(nèi)，力矩器定子工裝5同軸的安裝在靜壓氣浮軸承輸入軸14上，將力矩器產(chǎn)生的力矩傳遞到氣浮軸承的輸出軸，再由安裝在靜壓氣浮軸承輸出軸13上的力臂桿11將力矩轉(zhuǎn)化為壓力作用到刀口 2上。力矩器轉(zhuǎn)子6同軸地安裝在力矩器轉(zhuǎn)子工裝8孔內(nèi)，力矩器轉(zhuǎn)子工裝8同軸地安裝在精密進(jìn)給主軸9上，精密進(jìn)給主軸9可以沿其軸向做正反向進(jìn)給，進(jìn)給量為X = 100mm,方便被測量件的裝卸。平衡塊10在靜壓氣浮軸承輸出軸13上，用來調(diào)節(jié)靜壓氣浮軸承輸入輸出兩端的負(fù)載平衡。工作時(shí)由力矩轉(zhuǎn)換測量機(jī)構(gòu)將力矩轉(zhuǎn)換為微量電子天平可以測量的重力，壓氣浮軸承實(shí)現(xiàn)了毫無損耗的將力矩器產(chǎn)生的力矩傳遞給力矩轉(zhuǎn)換測量機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了高精度微力矩測量。
[0018]圖2是該電子微力矩測試儀的測量原理圖。圖中M為被測量力矩(mN.mm)，M '為偏置力矩(mN.mm)，F(xiàn)為作用壓力(mN)，-F為負(fù)作用壓力(mN)，mg為力臂桿11的重量(mN)，L為力臂長度(mm)，L '為力臂桿11的重心至靜壓氣浮軸承3輸出軸線的距離(mm)。
[0019]為了保證正反方向微力矩測量精度的對稱性，首先要解決的問題是保證正反方向微力矩測量作用力臂長度相等，本實(shí)用新型測量微力矩的原理是正反方向微力矩測量采用一個(gè)作用力臂，保證了作用力臂長度相等。正反方向微力矩測量采用一個(gè)作用力臂的首要條件是，先給靜壓氣浮軸承3人為的施加一個(gè)固定力矩，施加的固定力矩應(yīng)不小于測量范圍，在這個(gè)施加的固定力矩的基礎(chǔ)上測量正向力矩，其測量力矩為增量，力矩值變大，測量負(fù)向力矩其測量力矩為減量，力矩值變小，條件是只要負(fù)向力矩不大于施加的固定力矩值，在這里將這個(gè)施加的固定力矩值稱為偏置力矩M '，如果采用微電子天平的清零除皮功能，將這個(gè)施加的固定力矩清零除皮，以這個(gè)施加的固定力矩值為零位，就可測量到實(shí)際力矩變化量。
[0020]力矩器產(chǎn)生的力矩M即被測量力矩，作用于力矩器定子7上，力矩器定子安裝在靜壓氣浮主軸12上，靜壓氣浮軸承3無摩擦的支承著靜壓氣浮主軸12，靜壓氣浮主軸12將被測量力矩傳遞給力臂桿11，力臂桿11在力矩作用下產(chǎn)生的正壓力F或負(fù)壓力-F作用于電子天平刀口 2上，電子天平刀口 2將正壓力F或負(fù)壓力-F再作用于微量電子天平，微