專利名稱：在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及車用發(fā)動機(jī)傳動皮帶的測量裝置，特別是一種可在線測量安裝后傳動皮帶張力值的在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置。
背景技術(shù)：
車用發(fā)動機(jī)上的傳動皮帶如風(fēng)扇皮帶，空調(diào)皮帶等在安裝后有較嚴(yán)格的張力要求。張力過低，會降低傳動效率，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)過熱，皮帶與皮帶輪相互滑動生熱也會導(dǎo)致皮帶早期破壞；張力過高，會降低皮帶的使用壽命，并會額外增加發(fā)動機(jī)的負(fù)荷。我公司現(xiàn)采用一種日本產(chǎn)的機(jī)械式測量儀對安裝后的皮帶進(jìn)行張力測量。而且據(jù)我們調(diào)研國內(nèi)的大多數(shù)發(fā)動機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都采用這種裝置。這種裝置的缺點(diǎn)是1.勞動強(qiáng)度大。因機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的原因，該裝置需操作者直接壓縮內(nèi)部硬彈簧，勞動強(qiáng)度很大。
2.力矩值觀測不便，不適于在線測量。該裝置采用指針式表盤，由齒輪、齒條帶動指針轉(zhuǎn)動來指示張力值，每次觀察讀數(shù)值，都需將裝置從皮帶上取下，如100％檢測皮帶張力，勞動效率很低，所以只能采用抽驗(yàn)方式進(jìn)行檢查。
3.該裝置不能進(jìn)行全量程校檢，可靠性差。該裝置僅附帶一件標(biāo)有張力數(shù)值的鋼片，用于裝置的檢驗(yàn)，根據(jù)測量學(xué)的原理，對于儀表而言，單一測量點(diǎn)的準(zhǔn)確度，并不能代表全量程的準(zhǔn)確度。
此外，該裝置不能進(jìn)行調(diào)校，如發(fā)現(xiàn)誤差很大，只能報(bào)廢。
近年來國外出現(xiàn)了一種通過紅外線測量皮帶振動頻率的方式來測皮帶張力的新式儀器，其原理是用小錘子敲擊皮帶，不同緊度的皮帶其振動頻率不同，儀器通過所發(fā)紅外線的反射頻譜(多卜勒效應(yīng))，分析所測皮帶的振動速率進(jìn)而推算出張力值。根據(jù)多卜勒原理這種測量方式的精度會受到光線入射角度的影響，此外這種測量方式工作效率仍不高，需邊敲擊邊測量。更重要的是這種裝置是國外公司制造，存在著標(biāo)定和定期校驗(yàn)問題，國外公司的校驗(yàn)費(fèi)用很高。據(jù)我們了解，這種儀器在國內(nèi)使用不多，一些公司即使引進(jìn)了該儀器，最后也因效率、精度、校驗(yàn)等很多問題而棄用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種測量效率高、可靠性強(qiáng)的在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型包括皮帶夾持裝置、定標(biāo)裝置及數(shù)字儀表，皮帶夾持裝置安裝在定標(biāo)裝置上，數(shù)字儀表通過導(dǎo)線與皮帶夾持裝置相連。
其中定標(biāo)裝置與支撐柱的一端連接，支撐架套在支撐柱上，并通過設(shè)在支撐柱另一端的鎖緊螺母鎖緊，數(shù)字儀表固定在支撐架上，通過導(dǎo)線與皮帶夾持裝置相連；所述皮帶夾持裝置包括護(hù)套、上連接體及下連接體，上連接體與下連接體相固接，兩者之間設(shè)有中間帶孔的擋板，護(hù)套連接在上連接體的另一端，傳感器通過套在其外表面的緊固套容置在護(hù)套與上連接體所形成的空間內(nèi)，在傳感器與擋板之間設(shè)有感應(yīng)體；下連接體內(nèi)設(shè)有滑套，其上安裝有拉桿，滑套的一端抵接在擋板上，別一端為自由端，在滑套與下連接體之間設(shè)有第一彈簧，滑套內(nèi)設(shè)有頂桿，頂桿的一端通過彈簧墊圈由擋板中間孔鉆出，抵接在感應(yīng)體上，另一端由滑套的自由端伸出并抵接在拉桿上，在滑套的自由端與頂桿之間設(shè)有第二彈簧，扳手通過第二銷軸連接在下連接體上，并可繞第二銷軸往復(fù)轉(zhuǎn)動，扳手的一端通過第一銷軸連接有滾子，滾子抵接在拉桿，扳手的另一端為自由端；第一彈簧的一端抵接在滑套上，另一端通過調(diào)整墊抵接在下連接體上；第二彈簧的一端抵接在滑套的自由端，另一端抵接在頂桿上；頂桿的自由端加設(shè)有導(dǎo)套；傳感器為電渦流位移傳感器；所述定標(biāo)裝置包括吊掛架，吊掛架上固設(shè)有上橫梁及下橫梁，鋼絲繩的一端連接在下橫梁上，另一端為自由端，鋼絲繩自由端上設(shè)有鋼絲繩夾，鋼絲繩夾上設(shè)有擋盤，上橫梁上安裝有皮帶上鎖緊件，下橫梁上安裝有皮帶下鎖緊件，兩鎖緊件之間放置皮帶，皮帶夾持裝置通過卡持體固設(shè)在吊掛架上；吊掛架上，在上橫梁的下面加設(shè)有支撐塊。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為1.本實(shí)用新型的皮帶夾持裝置通過傳感器與數(shù)字儀表相連，可通過數(shù)字儀表的顯示器指示張力值，實(shí)現(xiàn)了在線檢測操作簡單，張力值顯示直觀。
2.本實(shí)用新型的傳感器采用電渦流位移傳感器，既保證了使用壽命及可靠性，又降低了制造成本。
3.本實(shí)用新型皮帶夾持裝置上設(shè)計(jì)了杠桿式的彈簧壓縮手柄，可大大減輕操作者的勞動強(qiáng)度，提高了勞動效率。
4.本實(shí)用新型的標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，適用范圍廣，可適用于各類自制皮帶張力儀表的標(biāo)定；該標(biāo)定裝置不僅可用于數(shù)字儀表初始制作時(shí)構(gòu)建插值曲線，也可用于儀表的定期調(diào)校，保證了測量裝置長期可靠地使用，滿足了QS9000及TS16949等質(zhì)量體系的要求。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的左視圖；圖3為本實(shí)用新型皮帶夾持裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3的左視圖；圖5為本實(shí)用新型電渦流位移傳感器的原理圖；圖6為本實(shí)用新型數(shù)字儀表的硬件框圖；圖7為本實(shí)用新型數(shù)字儀表的主程序流程圖；圖8為本實(shí)用新型數(shù)字儀表的測量子程序流程圖；圖9為本實(shí)用新型定標(biāo)子程序流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
如圖1所及圖2所示，本實(shí)用新型包括皮帶夾持裝置1、定標(biāo)裝置2及數(shù)字儀表3，皮帶夾持裝置1安裝在定標(biāo)裝置2上，定標(biāo)裝置2與支撐柱39的一端連接，支撐架41套在支撐柱39上，并通過設(shè)在支撐柱39另一端的鎖緊螺母40鎖緊，數(shù)字儀表3固定在支撐架41上，通過導(dǎo)線與皮帶夾持裝置1相連。
定標(biāo)裝置2包括吊掛架31，吊掛架31上固設(shè)有上橫梁45及下橫梁44，鋼絲繩32的一端連接在下橫梁44上，另一端為自由端，鋼絲繩32自由端上設(shè)有鋼絲繩夾33，鋼絲繩夾33上設(shè)有擋盤34，上橫梁45上安裝有皮帶上鎖緊件37，下橫梁44上安裝有皮帶下鎖緊件36，兩鎖緊件之間放置皮帶，皮帶夾持裝置1通過卡持體42固設(shè)在吊掛架31上。吊掛架31，在上橫梁45的下面加設(shè)有支撐塊38，以支撐上橫梁45，防止上橫梁下移。
如圖3、圖4所示，皮帶夾持裝置1包括護(hù)套17、上連接體19及下連接體26，上連接體19與下連接體26通過螺釘11相固接，兩者之間設(shè)有中間帶孔的擋板22，護(hù)套17連接在上連接體19的另一端，傳感器16通過套在其外表面的緊固套18容置在護(hù)套17與上連接體19所形成的空間內(nèi)，在傳感器16與擋板22之間設(shè)有感應(yīng)體20，傳感器16為電渦流位移傳感器。下連接體26內(nèi)設(shè)有滑套25，其上安裝有拉桿30，滑套25的一端抵接在擋板22上，別一端為自由端，在滑套25與下連接體26之間設(shè)有第一彈簧23，第一彈簧23的一端抵接在滑套25上，另一端通過調(diào)整墊24抵接在下連接體26上，可通過調(diào)整墊24來調(diào)整第一彈簧的緊度?；?5內(nèi)設(shè)有頂桿29，頂桿29的一端通過彈簧墊圈21由擋板22中間孔鉆出，抵接在感應(yīng)體20上，另一端由滑套25的自由端伸出并抵接在拉桿30上，在滑套25的自由端與頂桿29之間設(shè)有第二彈簧27，第二彈簧27的一端抵接在滑套25的自由端，另一端抵接在頂桿29上，通過第二彈簧27來使頂桿29復(fù)位，頂桿29的自由端加設(shè)有導(dǎo)套28。扳手14通過第二銷軸43連接在下連接體26上，并可繞第二銷軸43往復(fù)轉(zhuǎn)動，扳手14的一端通過第一銷軸12連接有滾子13，滾子13抵接在拉桿30，扳手14的另一端為自由端。傳感器16通過導(dǎo)線與數(shù)字儀表3相連接，在護(hù)套17上可設(shè)置一導(dǎo)線支撐管15，將導(dǎo)線插入導(dǎo)線支撐管15，以防止導(dǎo)線受損，影響測量。
當(dāng)對皮帶進(jìn)行張力測量及定標(biāo)時(shí)，待測皮帶夾在皮帶上鎖緊件37及皮帶下鎖緊件36之間，將定標(biāo)試重35放在鋼絲繩32一端的擋盤34上，對皮帶施加壓力，擋盤34下端由鋼絲繩夾33防止擋盤34下移。然后再將皮帶夾持裝置1固定在卡持體42上。操作者握持皮帶夾持裝置1按動扳手14，扳手14繞第二銷軸43旋轉(zhuǎn)，扳手14一端的滾子13頂住拉桿30并使其向下移動，進(jìn)而使與拉桿30連接的滑套25克服第一彈簧23的阻力向下移動，拉桿30張開，皮帶裝入拉桿30與頂桿29之間。松開扳手14，在第一彈簧23的作用下，拉桿30拉動皮帶向上移動(撓曲)，頂桿29在皮帶推動下穿過擋板22中間的孔也向上移動，使頂桿29上端連接的感應(yīng)體20靠近位移傳感器，皮帶緊度越小，撓曲越大，感應(yīng)體20與傳感器16間的距離越小，反之距離越大，這樣可以通過感應(yīng)體20與傳感器16間的位移關(guān)系來反應(yīng)皮帶的張力值，如圖5所示，本實(shí)用新型的傳感器16采用的是電渦流位移傳感器。電渦流位移傳感器內(nèi)部由線圈、鐵芯、振蕩電路和信號處理電路等組成。線圈通入振蕩電流后，通過鐵芯向外輸出交變磁場，當(dāng)有金屬感應(yīng)體接近此磁場時(shí)，由于趨膚效應(yīng)會在金屬體表面感生出電渦流環(huán)，渦流環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)磁場削弱了傳感器鐵芯內(nèi)的磁場強(qiáng)度，導(dǎo)致線圈電感和等效阻抗發(fā)生變化，金屬體越靠近傳感器，渦流環(huán)的電流越強(qiáng)，傳感器線圈內(nèi)的等效阻抗變化越大，通過處理電路，可將這種等效阻抗的變化作為信號量輸出，此信號經(jīng)過濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換及微機(jī)處理后即可通過顯示器輸出直觀的數(shù)值。經(jīng)過我們測試這種信號量與位移量呈單調(diào)的函數(shù)關(guān)系，因此這種測量原理是可靠的。
本實(shí)用新型的數(shù)字儀表3采用80C31單片機(jī)系統(tǒng)，對于硬件，采用外置的非易失性FLASH存儲器存儲系統(tǒng)程序和插值曲線；傳感器的采集信號采用鋁薄屏蔽型導(dǎo)線傳送，這樣盡最大限度地保證了儀表的使用可靠性。對于軟件，其設(shè)計(jì)核心即是插值曲線的生成方式，根據(jù)儀表的精度要求，采用簡單的分段式線性插值法，這樣在滿足測量精度要求的前提下，既簡化了軟件設(shè)計(jì)，也簡化了標(biāo)定裝置的設(shè)計(jì)制作，大大降低了制作成本。
如圖6所示，電渦流位移傳感器輸入的AD電壓信號經(jīng)過硬件濾波、放大，再經(jīng)過軟件濾波、放大進(jìn)一步消除干擾，信號經(jīng)過采集系統(tǒng)采集后，經(jīng)過模/數(shù)電路轉(zhuǎn)為過數(shù)字信號，送入單片機(jī)80C31相應(yīng)的存儲單元，80C31調(diào)用FLASH存儲器中的插值曲線進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果(張力值)送至液晶顯示器單元顯示。在測量及定標(biāo)時(shí)80C31查詢鍵盤的輸入狀態(tài)，如是定標(biāo)狀態(tài)80C31會將計(jì)算得到的參數(shù)列表保存至FLASH中用戶指定的單元內(nèi)。
如圖7所示，主程序?yàn)?.開機(jī)后系統(tǒng)上電并初始化(包括開中斷并參數(shù)初始化)。參數(shù)初始化中最重要的是將工藝設(shè)定皮帶張力上下限值送入變量中；將儀器測量范圍上下限值送入變量中。
2.從FLASH中調(diào)入上次設(shè)定的參數(shù)單元號，并將相應(yīng)參數(shù)列表存入變量組A(i)、B(i)、X(i)中。
3.查詢鍵盤的輸入狀態(tài)，如有鍵盤按下則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的處理子程序，如無鍵盤按下則調(diào)用測量子程序。
如圖8所示，測量子程序?yàn)?.位移傳感器的AD信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)譯碼生成相應(yīng)的數(shù)值保存至指定的存儲單元，80C31查詢該單元后將其送入變量X中保存。
2.判斷X的區(qū)間a首先判斷X值是否超出儀表的測量范圍，如超出下限則顯示“000”，如超出上限則顯示“999”；b如在測量范圍內(nèi)X值在10個設(shè)定的區(qū)間內(nèi)進(jìn)行比較，最終確定X位于其中一個區(qū)間內(nèi)，并將該區(qū)間的參數(shù)A(i)、B(i)送入變量A、B中。
3.調(diào)用線性插值函數(shù)F(X)＝AX+B計(jì)算張力值F(X)。
4.此值要經(jīng)過二級比較a首先與設(shè)定的測量范圍上下限值進(jìn)行比較，超出超出下限則顯示“000”，超出上限則顯示“999”；b再與工藝設(shè)定的上下限值進(jìn)行比較，如超出工芝要求的下限值則顯示張力值的同時(shí)顯示“皮帶過松”，如超出工藝要求的上限值則顯示張力值的同是顯示“皮帶過緊”，張力值符合工藝要求，則給出蜂鳴提示。
如圖9所示，定標(biāo)子程序?yàn)?.定義變量組X(i)、Y(i)、A(i)、B(i)，首先將已知的分組試重值送入Y(i)中，X(i)用于記錄傳感器輸入的AD值，A(i)用于保存分段曲線的斜率，B(i)用于保存分段曲線的偏移量。
2.位移傳感器的AD信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)譯碼生成相應(yīng)的數(shù)值保存至指定的存儲單元。
3.首先對皮帶加載基礎(chǔ)重量，調(diào)用線性函數(shù)X＝(Y-B)/A計(jì)算，結(jié)果送入X(0)。
4.以后每次加載一塊試重，共加載10組，計(jì)算結(jié)果送入X(1)-X(10)中。
5.將相臨的結(jié)果分成10組，跟據(jù)X(i-1)、X(i)及已知試重Y(i-1)、Y(i)計(jì)算分段線性函數(shù)常數(shù)A(i)、B(i)A(i)＝[Y(i)-Y(i-1)]/[X(i)-X(i-1)]B(i)＝[X(i)Y(i-1)-X(i-1)Y(i)]/[X(i)-X(i-1)]6.將求得的結(jié)果X(i)、A(i)、B(i)送入FLASH中用戶指定單元內(nèi)保存。
權(quán)利要求1.一種在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置，其特征在于包括皮帶夾持裝置(1)、定標(biāo)裝置(2)及數(shù)字儀表(3)，皮帶夾持裝置(1)安裝在定標(biāo)裝置(2)上，數(shù)字儀表(3)通過導(dǎo)線與皮帶夾持裝置(1)相連。
2.按權(quán)利要求1所述的在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置，其特征在于所述定標(biāo)裝置(2)與支撐柱(39)的一端連接，支撐架(41)套在支撐柱(39)上，并通過設(shè)在支撐柱(39)另一端的鎖緊螺母(40)鎖緊，數(shù)字儀表(3)固定在支撐架(41)上，通過導(dǎo)線與皮帶夾持裝置(1)相連。
3.按權(quán)利要求1或2所述的在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置，其特征在于所述皮帶夾持裝置(1)包括護(hù)套(17)、上連接體(19)及下連接體(26)，上連接體(19)與下連接體(26)相固接，兩者之間設(shè)有中間帶孔的擋板(22)，護(hù)套(17)連接在上連接體(19)的另一端，傳感器(16)通過套在其外表面的緊固套(18)容置在護(hù)套(17)與上連接體(19)所形成的空間內(nèi)，在傳感器(16)與擋板(22)之間設(shè)有感應(yīng)體(20)；下連接體(26)內(nèi)設(shè)有滑套(25)，其上安裝有拉桿(30)，滑套(25)的一端抵接在擋板(22)上，別一端為自由端，在滑套(25)與下連接體(26)之間設(shè)有第一彈簧(23)，滑套(25)內(nèi)設(shè)有頂桿(29)，頂桿(29)的一端通過彈簧墊圈(21)由擋板(22)中間孔鉆出，抵接在感應(yīng)體(20)上，另一端由滑套(25)的自由端伸出并抵接在拉桿(30)上，在滑套(25)的自由端與頂桿(29)之間設(shè)有第二彈簧(27)，扳手(14)通過第二銷軸(43)連接在下連接體(26)上，并可繞第二銷軸(43)往復(fù)轉(zhuǎn)動，扳手(14)的一端通過第一銷軸(12)連接有滾子(13)，滾子(13)抵接在拉桿(30)，扳手(14)的另一端為自由端。
4.按權(quán)利要求3所述的在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置，其特征在于所述第一彈簧(23)的一端抵接在滑套(25)上，另一端通過調(diào)整墊(24)抵接在下連接體(26)上；所述第二彈簧(27)的一端抵接在滑套(25)的自由端，另一端抵接在頂桿(29)上。
5.按權(quán)利要求3所述的在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置，其特征在于所述頂桿(29)的自由端加設(shè)有導(dǎo)套(28)。
6.按權(quán)利要求3所述的在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置，其特征在于所述傳感器(16)為電渦流位移傳感器。
7.按權(quán)利要求1或2所述的在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置，其特征在于所述定標(biāo)裝置(2)包括吊掛架(31)，吊掛架(31)上固設(shè)有上橫梁(45)及下橫梁(44)，鋼絲繩(32)的一端連接在下橫梁(44)上，另一端為自由端，鋼絲繩(32)自由端上設(shè)有鋼絲繩夾(33)，鋼絲繩夾(33)上設(shè)有擋盤(34)，上橫梁(45)上安裝有皮帶上鎖緊件(37)，下橫梁(44)上安裝有皮帶下鎖緊件(36)，兩鎖緊件之間放置皮帶，皮帶夾持裝置(1)通過卡持體(42)固設(shè)在吊掛架(31)上。
8.按權(quán)利要求7所述的在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置，其特征在于所述吊掛架(31)上，在上橫梁(45)的下面加設(shè)有支撐塊(38)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及車用發(fā)動機(jī)傳動皮帶的測量裝置，特別是一種可在線測量安裝后傳動皮帶張力值的在線皮帶張力測量定標(biāo)裝置，包括皮帶夾持裝置、定標(biāo)裝置及數(shù)字儀表，皮帶夾持裝置安裝在定標(biāo)裝置上，定標(biāo)裝置與支撐柱的一端連接，支撐架套在支撐柱上，并通過設(shè)在支撐柱另一端的鎖緊螺母鎖緊，數(shù)字儀表固定在支撐架上，通過導(dǎo)線與皮帶夾持裝置相連。本實(shí)用新型的皮帶夾持裝置通過傳感器與數(shù)字儀表相連，可通過數(shù)字儀表的顯示器指示張力值，實(shí)現(xiàn)了在線檢測操作簡單，張力值顯示直觀；傳感器采用電渦流位移傳感器，既保證了使用壽命及可靠性，又降低了制造成本；皮帶夾持裝置上設(shè)計(jì)了杠桿式的彈簧壓縮手柄，可大大減輕操作者的勞動強(qiáng)度，提高了勞動效率。
文檔編號G01M13/02GK2819197SQ20052009276
公開日2006年9月20日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者畢延風(fēng), 劉波 申請人:沈陽新光華晨汽車發(fā)動機(jī)有限公司