支承技术在扭矩标准装置中的应用
发布时间：2021-02-18 03:40
从扭矩标准装置的基本结构和工作原理出发,介绍了支承在扭矩标准装置中的重要作用。通过对目前高精度扭矩标准装置常用支承技术即刀口支承、气体支承的应用现状及特点比较,提出了一种新的支承技术,即挠性支承。挠性支承与刀口支承相比,具有无摩擦、扭转中心稳定、高灵敏度的特点。与气体支承相比,结构简单、低成本,如果合理设计可以达到较高的承载力。因而把挠性支承应用于扭矩标准装置作为杠杆力臂的支撑、旋转部件具有更好的应用前景。可满足船舶行业对扭矩标准装置高承载、高灵敏度的需求,应用于航空、航天系统可满足其对扭矩校准小量程、高分辨力的要求。
【文章来源】：船舶工程. 2020,42(S1)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
德国GTM1kN·m扭矩标准装置十字铰链
支承技术在扭矩标准装置中的应用—285—高承载力的需求，也不适于极小量程扭矩标准装置对高灵敏度、高分辨力的需求。本文在总结扭矩标准装置各种支承形式发展现状和应用特点的基础上，提出一种全新的扭矩标准装置支承形式，即挠性支承，以满足航天、航空、舰船等行业对扭矩测量、校准极值量、高灵敏度和承载力的综合要求。1扭矩标准装置基本结构及工作原理静重式扭矩标准装置的基本结构如图1所示，主要由力臂杠杆、砝码、支承、水平调节装置组成。图1静重式扭矩标准装置基本结构组成静重式扭矩标准装置是采用杠杆砝码式加载原理，在力臂杠杆上加载力值砝码，从而产生标准扭矩值，标准扭矩值通过支承（气浮轴承、刀口支承等）同轴传递到被检计量器具，如扭矩传感器，扳子检定仪等，通过被检扭矩计量器件的扭矩示值即可得到被检扭矩计量器具与标准扭矩的示值误差[3]。T=mgL（1）式中：T为扭矩值；m为加载砝码质量；g为地球重力加速度；L为力臂杠杆长度。由式（1）可知，静重式扭矩标准装置的计量特性主要取决于加载砝码质量m、地球重力加速度g和力臂杠杆长度L的不确定度等。砝码质量m的不确定度与砝码材料密度、空气密度、砝码加载与卸载方式、机械结构和质量的稳定度等有关，力臂杠杆长度L的不确定度与力臂杠杆的材料、结构形状、支撑结构性能、水平控制精度、杠杆加工工艺与安装质量、同轴度等密切相关。支承作为扭矩标准装置的支撑和旋转部件，对装置的灵敏度、分辨力、稳定性等起着关键的作用。2支承发展现状2.1刀口支承刀口支承由刀口、刀承配对组成，如图2所示，刀承可采用平刀垫或凹的、凸的球形刀
乇曜甲爸玫募屏刻匦?主要取决于加载砝码质量m、地球重力加速度g和力臂杠杆长度L的不确定度等。砝码质量m的不确定度与砝码材料密度、空气密度、砝码加载与卸载方式、机械结构和质量的稳定度等有关，力臂杠杆长度L的不确定度与力臂杠杆的材料、结构形状、支撑结构性能、水平控制精度、杠杆加工工艺与安装质量、同轴度等密切相关。支承作为扭矩标准装置的支撑和旋转部件，对装置的灵敏度、分辨力、稳定性等起着关键的作用。2支承发展现状2.1刀口支承刀口支承由刀口、刀承配对组成，如图2所示，刀承可采用平刀垫或凹的、凸的球形刀垫从机械结构上来看，刀口支承实质上属于滚动接触支承，本质上是一种没有中间滚动元件的滚动接触支承。加工时刀口的两侧表面经过磨削和抛光，尽可能的使刀口和刀承之间的接触面有较好的表面粗糙度，从而减小装置由刀口、刀承摩擦力引入的测量误差。。在这种支承中，刀口在平支承、凹圆柱或球面支承上滚动，但其滚动由于受到刀承结构形式的限制，不能完成整周的滚动，仅做小幅度的摆动。如图2所示，刀口支承无法保证装置可动部分摆动中心的空间位置确定不变，且刀刃刀承间总是存在一定数量级的摩擦力矩，会对装置的灵敏度产生一定的影响。图2刀口支承组成示意图国内以刀口支承作为扭矩标准装置的支撑以国防大扭矩一级计量站最具代表性，并据此建立了不同量程范围（大到200kN·m，小到毫牛米级）的扭矩标准装置[1,6]，扭矩校准、测试能力从0.5mN·m～200kN·m。200kN·m扭矩标准装置是目前国际上最大量程的采用刀口支承的扭矩标准装置，不确定度0.01%（k=3）。0.5mN·m扭矩标准装置是目前国内最小量程的采用刀口
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于气浮轴承技术的高准确度小量程扭矩标准机[J]. 范海艇,姜鸣,沈琪. 上海计量测试. 2014(01)
[2]5kNm天平式扭矩标准机的设计及应用研究[J]. 林建辉,陈秋贤,郭贵勇. 计量与测试技术. 2013(10)
[3]高精度支承技术在国家扭矩基准机上的运用[J]. 李涛,林静,吉鸿磊,张跃,张智敏. 船舶工程. 2012(S1)
[4]扭矩标准装置优化设计研究[J]. 胡德福,李涛. 船舶工程. 2009(04)
[5]静压轴承在扭矩标准装置中的应用[J]. 秦海峰,黄廷彪,刘永录. 中国计量. 2008(01)
[6]基于空气轴承支撑技术的100N·m扭矩标准机的设计[J]. 张智敏,李涛,张跃,吉鸿磊,戴明. 计量技术. 2007(10)
博士论文
[1]动力调谐陀螺仪一体式挠性支承[D]. 刘春节.同济大学 2006
硕士论文
[1]静重式扭矩标准装置的研制[D]. 肖飞.天津大学 2012
本文编号：3038982
【文章来源】：船舶工程. 2020,42(S1)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
德国GTM1kN·m扭矩标准装置十字铰链
支承技术在扭矩标准装置中的应用—285—高承载力的需求，也不适于极小量程扭矩标准装置对高灵敏度、高分辨力的需求。本文在总结扭矩标准装置各种支承形式发展现状和应用特点的基础上，提出一种全新的扭矩标准装置支承形式，即挠性支承，以满足航天、航空、舰船等行业对扭矩测量、校准极值量、高灵敏度和承载力的综合要求。1扭矩标准装置基本结构及工作原理静重式扭矩标准装置的基本结构如图1所示，主要由力臂杠杆、砝码、支承、水平调节装置组成。图1静重式扭矩标准装置基本结构组成静重式扭矩标准装置是采用杠杆砝码式加载原理，在力臂杠杆上加载力值砝码，从而产生标准扭矩值，标准扭矩值通过支承（气浮轴承、刀口支承等）同轴传递到被检计量器具，如扭矩传感器，扳子检定仪等，通过被检扭矩计量器件的扭矩示值即可得到被检扭矩计量器具与标准扭矩的示值误差[3]。T=mgL（1）式中：T为扭矩值；m为加载砝码质量；g为地球重力加速度；L为力臂杠杆长度。由式（1）可知，静重式扭矩标准装置的计量特性主要取决于加载砝码质量m、地球重力加速度g和力臂杠杆长度L的不确定度等。砝码质量m的不确定度与砝码材料密度、空气密度、砝码加载与卸载方式、机械结构和质量的稳定度等有关，力臂杠杆长度L的不确定度与力臂杠杆的材料、结构形状、支撑结构性能、水平控制精度、杠杆加工工艺与安装质量、同轴度等密切相关。支承作为扭矩标准装置的支撑和旋转部件，对装置的灵敏度、分辨力、稳定性等起着关键的作用。2支承发展现状2.1刀口支承刀口支承由刀口、刀承配对组成，如图2所示，刀承可采用平刀垫或凹的、凸的球形刀
乇曜甲爸玫募屏刻匦?主要取决于加载砝码质量m、地球重力加速度g和力臂杠杆长度L的不确定度等。砝码质量m的不确定度与砝码材料密度、空气密度、砝码加载与卸载方式、机械结构和质量的稳定度等有关，力臂杠杆长度L的不确定度与力臂杠杆的材料、结构形状、支撑结构性能、水平控制精度、杠杆加工工艺与安装质量、同轴度等密切相关。支承作为扭矩标准装置的支撑和旋转部件，对装置的灵敏度、分辨力、稳定性等起着关键的作用。2支承发展现状2.1刀口支承刀口支承由刀口、刀承配对组成，如图2所示，刀承可采用平刀垫或凹的、凸的球形刀垫从机械结构上来看，刀口支承实质上属于滚动接触支承，本质上是一种没有中间滚动元件的滚动接触支承。加工时刀口的两侧表面经过磨削和抛光，尽可能的使刀口和刀承之间的接触面有较好的表面粗糙度，从而减小装置由刀口、刀承摩擦力引入的测量误差。。在这种支承中，刀口在平支承、凹圆柱或球面支承上滚动，但其滚动由于受到刀承结构形式的限制，不能完成整周的滚动，仅做小幅度的摆动。如图2所示，刀口支承无法保证装置可动部分摆动中心的空间位置确定不变，且刀刃刀承间总是存在一定数量级的摩擦力矩，会对装置的灵敏度产生一定的影响。图2刀口支承组成示意图国内以刀口支承作为扭矩标准装置的支撑以国防大扭矩一级计量站最具代表性，并据此建立了不同量程范围（大到200kN·m，小到毫牛米级）的扭矩标准装置[1,6]，扭矩校准、测试能力从0.5mN·m～200kN·m。200kN·m扭矩标准装置是目前国际上最大量程的采用刀口支承的扭矩标准装置，不确定度0.01%（k=3）。0.5mN·m扭矩标准装置是目前国内最小量程的采用刀口
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于气浮轴承技术的高准确度小量程扭矩标准机[J]. 范海艇,姜鸣,沈琪. 上海计量测试. 2014(01)
[2]5kNm天平式扭矩标准机的设计及应用研究[J]. 林建辉,陈秋贤,郭贵勇. 计量与测试技术. 2013(10)
[3]高精度支承技术在国家扭矩基准机上的运用[J]. 李涛,林静,吉鸿磊,张跃,张智敏. 船舶工程. 2012(S1)
[4]扭矩标准装置优化设计研究[J]. 胡德福,李涛. 船舶工程. 2009(04)
[5]静压轴承在扭矩标准装置中的应用[J]. 秦海峰,黄廷彪,刘永录. 中国计量. 2008(01)
[6]基于空气轴承支撑技术的100N·m扭矩标准机的设计[J]. 张智敏,李涛,张跃,吉鸿磊,戴明. 计量技术. 2007(10)
博士论文
[1]动力调谐陀螺仪一体式挠性支承[D]. 刘春节.同济大学 2006
硕士论文
[1]静重式扭矩标准装置的研制[D]. 肖飞.天津大学 2012
本文编号：3038982
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