扭矩限制器测试系统及方法与流程

1.本发明涉及联轴器性能检测技术领域，尤其涉及一种扭矩限制器测试系统及方法。


背景技术：

2.风机联轴器最常见故障是扭矩保护机构(即打滑机构)损坏，导致风机无法正常运行。为保证打滑机构的可靠性，会对每个打滑机构进行打滑扭矩标定和出厂测试，以保证打滑机构出厂前达到目标值并且可靠性高，还会对每个打滑机构进行打滑疲劳测试，以验证打滑疲劳寿命。
3.现有的联轴器疲劳试验台，均是通过液压站推动油缸往复运动进行测试，仅能在一定角度内往复运动，而且试验设备较为简陋，测试系统较为简单，被测件无法进行整圈旋转，无法监测被测件的旋转角度和打滑扭矩，无法验证扭矩限制器的可靠性。


技术实现要素：

4.本发明提供一种扭矩限制器测试系统，能够在被测扭矩限制器的整个圆周方向上进行打滑测试，能够监测被测扭矩限制器的旋转角度和打滑扭矩，从而有效验证被测扭矩限制器的可靠性。
5.本发明实施例提供一种扭矩限制器测试系统，包括：
6.试验台架；
7.旋转驱动装置，安装于所述试验台架上；
8.扭力筒，所述扭力筒的第一端与所述旋转驱动装置相连，所述扭力筒的第二端用于连接被测扭矩限制器，所述被测扭矩限制器安装于所述试验台架上；
9.角度测量装置，包括应变片以及与所述应变片相配合的扭矩传感器，所述应变片安装于所述扭力筒上，所述扭矩传感器安装于所述试验台架上。
10.根据本发明实施例提供的一种扭矩限制器测试系统，所述旋转驱动装置包括液压站、与所述液压站连接的液压马达以及与所述液压马达连接的减速器，所述减速器安装于所述试验台架上，所述减速器的动力输出轴与所述扭力筒的第一端相连。
11.根据本发明实施例提供的一种扭矩限制器测试系统，所述扭力筒的第一端通过花键组件与所述减速器的动力输出轴相连，所述花键组件包括花键轴以及与所述花键轴相适配的花键套，所述花键轴安装于所述花键套中，且所述花键轴与所述花键套滑动配合。
12.根据本发明实施例提供的一种扭矩限制器测试系统，所述花键轴设置于所述减速器的动力输出轴上朝向所述扭力筒的一端，所述花键套安装于所述扭力筒的第一端。
13.根据本发明实施例提供的一种扭矩限制器测试系统，所述扭力筒包括筒体，在所述筒体的第一端外沿设有环形的第一连接端板，所述第一连接端板与扭力筒连接法兰相连，所述花键套安装于所述扭力筒连接法兰上朝向所述减速器的一侧；在所述筒体的第二端外沿设有环形的第二连接端板，所述第二连接端板用于连接所述被测扭矩限制器。
14.根据本发明实施例提供的一种扭矩限制器测试系统，还包括用于限制所述花键轴与所述花键套之间的滑动距离的限位机构，所述限位机构包括限位圆盘，所述限位圆盘的中心位置处设有圆形通孔，所述限位圆盘与所述花键轴的端面相连；在所述限位圆盘的外周侧设有环形的第一限位台阶，所述第一限位台阶与所述花键轴的端面之间形成限位槽；在所述扭力筒连接法兰的内圈设有环形的第二限位台阶，所述第二限位台阶设置于所述扭力筒连接法兰上靠近所述花键轴的位置处，所述第二限位台阶设置于所述限位槽中，且所述第二限位台阶能够在所述限位槽中沿所述花键轴的轴线方向移动。
15.根据本发明实施例提供的一种扭矩限制器测试系统，所述试验台架包括底板、第一固定支架、第二固定支架以及两个连接板，所述第一固定支架和所述第二固定支架间隔地固定于所述底板上，所述第一固定支架用于安装所述减速器，所述第二固定支架用于安装所述扭矩限制器；两个所述连接板间隔地固定于所述底板上，且各所述连接板的两端均与所述第一固定支架和所述第二固定支架对应连接，以使所述底板、所述第一固定支架、所述第二固定支架以及两个所述连接板形成一体式结构。
16.根据本发明实施例提供的一种扭矩限制器测试系统，所述第一固定支架包括第一支板，所述第一支板上设有第一通孔，所述减速器的动力输出轴穿过所述第一通孔与所述扭力筒的第一端相连，所述减速器的外周侧设有减速器安装法兰，所述减速器安装法兰与所述第一支板相连；
17.所述第二固定支架包括第二支板，所述第二支板上设有第二通孔，所述扭力筒的第二端穿过所述第二通孔与所述被测扭矩限制器的内圈法兰相连，所述被测扭矩限制器的外圈法兰与所述第二支板相连。
18.根据本发明实施例提供的一种扭矩限制器测试系统，还包括控制柜，所述控制柜包括控制柜壳体、设置于所述制柜壳体内部的控制器以及设置于所述制柜壳体上的显示屏，所述显示屏、所述扭矩传感器和所述旋转驱动装置分别与所述控制器相连。
19.本发明实施例还提供一种扭矩限制器测试方法，采用上述实施例的扭矩限制器测试系统，包括如下步骤：
20.启动旋转驱动装置，并控制所述旋转驱动装置的输出扭矩逐渐增大；
21.当所述旋转驱动装置的输出扭矩小于被测扭矩限制器的打滑扭矩时，所述旋转驱动装置、扭力筒和所述被测扭矩限制器均处于静止状态，所述被测扭矩限制器未发生打滑；
22.当所述旋转驱动装置的输出扭矩大于或等于被测扭矩限制器的打滑扭矩时，所述旋转驱动装置的输出扭矩通过所述扭力筒传递至所述被测扭矩限制器，以使所述被测扭矩限制器打滑并旋转，并通过角度测量装置采集测试过程中的旋转角度和打滑扭矩数据；
23.当采集的旋转角度达到预定角度时，控制所述旋转驱动装置停止，同时对测试过程中打滑扭矩的变化曲线进行显示。
24.本发明实施例提供的扭矩限制器测试系统，包括试验台架、旋转驱动装置、扭力筒以及角度测量装置，其中旋转驱动装置安装于试验台架上，扭力筒的第一端与旋转驱动装置相连，扭力筒的第二端用于连接被测扭矩限制器，也即，通过旋转驱动装置能够带动扭力筒沿轴线转动，进而通过扭力筒带动被测扭矩限制器整圈转动，从而可以在整个圆周方向上进行打滑测试；其中角度测量装置包括应变片以及与应变片相配合的扭矩传感器，应变片安装于扭力筒上，扭矩传感器安装于试验台架上，当测试时，应变片能够随扭力筒同步旋
转，通过扭矩传感器能够采集扭力筒的旋转角度和打滑扭矩数据，从而能够获取测试过程中的打滑扭矩的变化曲线，进而有效验证被测扭矩限制器的稳定性和可靠性。
25.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明提供的扭矩限制器测试系统的结构示意图；
28.图2是本发明提供的扭矩限制器测试系统的俯视结构图；
29.图3是本发明中试验台架、扭力筒、减速器以及被测扭矩限制器的装配示意图；
30.图4是本发明中图3的a
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a向剖视图；
31.图5是本发明中盘体的结构示意图。
32.附图标记：
33.1：试验台架；
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101：底板；
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102：第一固定支架；
34.103：第二固定支架；
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104：第一连接板；
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105：第二连接板；
35.2：扭力筒；
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201：第一连接端板；
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202：第二连接端板；
36.3：控制柜；
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4：被测扭矩限制器；
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5：液压站；
37.501：液压油输入管路；
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502：液压油输出管路；
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6：液压马达；
39.7：减速器；
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701：动力输出轴；
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702：花键轴；
40.703：减速器安装法兰；
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8：扭力筒连接法兰；
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801：第二限位台阶；
42.9：花键套；
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10：第一连接螺栓；
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11：第二连接螺栓；
43.12：限位圆盘；
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121：圆形通孔；
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122：第一限位台阶；
44.13：第一连接件；
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14：第二连接件；
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15：第三连接件；
45.16：第四连接件；
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17：应变片；
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18：扭矩传感器；
46.19：连接支架。
具体实施方式
47.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.下面结合图1至图5描述本发明的扭矩限制器测试系统的具体实施例。
49.本发明实施例的扭矩限制器测试系统，包括试验台架1、旋转驱动装置、扭力筒2以及角度测量装置，其中旋转驱动装置安装于试验台架1上，通过试验台架1实现对旋转驱动装置的支撑固定。
50.其中，扭力筒2的第一端与旋转驱动装置相连，扭力筒2的第二端用于连接被测扭
矩限制器4，该被测扭矩限制器4安装于试验台架1上。也即，在测试时，通过旋转驱动装置能够驱动扭力筒2旋转，以向扭力筒2提供输出扭矩，进而通过扭力筒2带动被测扭矩限制器4进行整圈旋转，从而可以在被测扭矩限制器4的整个圆周方向上进行打滑测试。
51.其中，角度测量装置包括应变片17以及与应变片17相配合的扭矩传感器18，应变片17安装于扭力筒2上，扭矩传感器18安装于试验台架1上。在测试时，应变片17能够随扭力筒2同步旋转，通过扭矩传感器18能够采集测试过程中扭力筒2的旋转角度和打滑扭矩数据，从而能够获取测试过程中打滑扭矩的变化曲线，进而有效验证被测扭矩限制器的稳定性和可靠性。
52.具体来说，应变片17为环状结构，将该应变片17固定安装于扭力筒2的外周侧，同时将扭矩传感器18安装于试验台架1上靠近应变片17的位置处。由此，当扭力筒2旋转时，即可带动应变片17同步旋转，从而能够通过与该应变片17相适配的扭矩传感器18采集扭力筒2旋转角度和打滑扭矩数据，采集的旋转角度和打滑扭矩数据即为被测扭矩限制器4的旋转角度和打滑扭矩数据。
53.进一步来说，该扭矩限制器测试系统还包括控制柜3，该控制柜3包括控制柜壳体、设置于制柜壳体内部的控制器以及设置于制柜壳体上的显示屏，显示屏、扭矩传感器18和旋转驱动装置分别与控制器相连。也即，通过控制器能够控制旋转驱动装置的工作状态，同时扭矩传感器18能够将采集的旋转角度和打滑扭矩数据能够传送至控制器，通过控制器能够绘制出测试过程中打滑扭矩的变化曲线并通过显示屏进行显示，以便于测试人员观察评估打滑扭矩的变化及稳定性。
54.在本发明的一些实施例中，旋转驱动装置包括液压站5、与液压站5连接的液压马达6以及与液压马达6连接的减速器7，其中减速器7安装于试验台架1上，减速器7的动力输出轴701与扭力筒2的第一端相连，从而实现对扭力筒2的旋转驱动。
55.具体来说，该液压站5分别通过液压油输入管路501和液压油输出管路502与液压马达6相连，其中液压油输入管路501上设有第一压力传感器，液压油输出管路502上设有第二压力传感器。通过第一压力传感器和第二压力传感器能够分别获取液压马达6的进口压力和出口压力。
56.其中，该液压站中还设有驱动电机，该驱动电机与油泵连接，作为液压站5的动力源。
57.其中，驱动电机、第一压力传感器和第二压力传感器均与控制柜3相连，通过控制柜3能够控制驱动电机的工作状态，同时能够获取液压马达6的进口压力和出口压力数据。
58.需要说明的是，旋转驱动装置的结构形式并不局限于如上所述的类型。在本发明的另一些实施例中，旋转驱动装置也可以采用旋转电机与减速器相结合的结构形式，从而为扭力筒2提供旋转动力，以使被测扭矩限制器4的整个圆周方向上进行打滑测试。
59.在本发明的一些实施例中，扭力筒2的第一端通过花键组件与减速器7的动力输出轴相连，其中花键组件包括花键轴702以及与花键轴702相适配的花键套9，花键轴702安装于花键套9中，且花键轴702与花键套9滑动配合。也即，通过将扭力筒2与减速器7之间通过花键组件进行连接，能够确保减速器7与扭力筒2之间只传递扭矩，从而避免产生额外的轴向力。又由于花键轴702能够在花键套9中沿轴向进行滑动，从而使得扭力筒2能够在轴向外力作用下相对于减速器7沿轴向进行滑动，从而能够提供更大的打滑扭矩检测能力。
60.此外，将扭力筒2与减速器7之间通过花键组件进行连接，相比于现有技术的过盈配合方式或螺栓连接方式，能够更加方便的从减速器7上拆卸扭力筒2，便于实现扭力筒2的更换。
61.在本发明的一种具体实施例中，可以将花键轴702设置于减速器7的动力输出轴701上朝向扭力筒2的一端，将花键套9安装于扭力筒2的第一端，以实现减速器7向扭力筒2进行扭矩传递。
62.在本发明的另一种具体实施例中，还可以将花键轴702设置于扭力筒2的第一端，将花键套9设置于减速器7的动力输出轴701上朝向扭力筒2的一端，以实现减速器7向扭力筒2进行扭矩传递。
63.下面以将花键轴702设置于减速器7的动力输出轴701上，将花键套9安装于扭力筒2的第一端为例，对花键组件的装配方式进行具体说明。
64.具体来说，扭力筒2包括筒体，在筒体的第一端外沿设有环形的第一连接端板201，该第一连接端板201与扭力筒连接法兰8之间通过第一连接螺栓10相连。其中，扭力筒连接法兰8的外圈外径大于第一连接端板201的外圈外径。
65.其中，花键套9安装于扭力筒连接法兰8上朝向减速器7的一侧，且花键套9与扭力筒连接法兰8之间通过第二连接螺栓11相连，从而实现花键套9在扭力筒2第一端的可靠装配固定。其中，盘体9的外圈外径与扭力筒连接法兰8的外圈外径相等。
66.具体来说，在扭力筒连接法兰8背向减速器7的一侧设有应变片安装槽，应变片17设置于应变片安装槽中，并且应变片17通过第二连接螺栓11连接固定在扭力筒连接法兰8上，进而实现应变片17在扭力筒2上稳定、可靠的装配固定。
67.在本发明的一些实施例中，该扭矩限制器测试系统还包括用于限制花键轴702与花键套9之间的滑动距离的限位机构，该限位机构安装于扭力筒2与花键轴702之间。也即，通过设置该限位机构，能够为扭力筒2相对于减速器7沿轴向的滑动位置进行限定，不仅能够确保扭力筒2与减速器7之间的连接可靠性，而且在拆卸更换被测扭矩限制器4时，可有效防止花键轴702从花键套9中脱出，进而防止扭力筒2掉落。
68.具体来说，该限位机构包括限位圆盘12，限位圆盘12的中心位置处设有圆形通孔121，该限位圆盘12通过第一连接件13与花键轴702的端面固定相连。在限位圆盘12的外周侧设有环形的第一限位台阶122，第一限位台阶122与花键轴702的端面之间形成限位槽。在扭力筒连接法兰8的内圈设有环形的第二限位台阶801，第二限位台阶801设置于扭力筒连接法兰8上靠近花键轴702的位置处，第二限位台阶801设置于限位槽中，且第二限位台阶801能够在该限位槽中沿花键轴702的轴线方向移动。也即，通过限位圆盘12与扭力筒连接法兰8之间的限位结构设置，能够为扭力筒2相对于减速器7沿轴向的滑动位置进行限定，不仅能够确保扭力筒2与减速器7之间的连接可靠性，而且在拆卸更换被测扭矩限制器4时，可防止花键齿702从花键套9中脱出，进而防止扭力筒2掉落。
69.其中，根据实际使用需求，第一连接件13可以采用螺栓、螺钉或销钉。但应当理解的是，第一连接件13的形式并不局限于如上所述的类型。
70.在本发明的一些实施例中，试验台架1包括底板101、第一固定支架102、第二固定支架103以及两个连接板，第一固定支架102和第二固定支架103间隔地固定于底板101上，第一固定支架102用于安装减速器7，第二固定支架103用于安装扭矩限制器4。两个连接板
分别为第一连接板104和第二连接板105，两个连接板间隔地固定于底板101上，且各连接板101的两端均与第一固定支架102和第二固定支架103对应连接，以使底板101、第一固定支架102、第二固定支架103、第一连接板104和第二连接板105形成一体式结构。也即，试验台架的这种结构形式，由于第一固定支架102与第二固定支架103之间分别通过底板101、第一连接板104和第二连接板105进行连接固定，因此在进行测试时，第一固定支架102与第二固定支架103之间的受力能够相互抵消，无需设置地基或重型基座，可以大大降低试验台架的成本和占地面积，而且结构稳定、可靠，便于进行整体移动，无需额外对中，使用更加方便灵活，进而能够提高测试精度。
71.具体来说，第一支板和第二支板均垂直安装于底板101上，第一连接板104和第二连接板105均垂直安装于底板101上，其中第一支板和第二支板相互平行，第一连接板104和第二连接板105相互平行，以使底板101、第一支板、第二支板、第一连接板104和第二连接板105之间能够围合形成矩形凹槽，扭力筒2位于该矩形凹槽内，进一步提高了试验台架1的结构稳定性和可靠性。
72.具体来说，第一固定支架102包括第一支板，第一支板上设有第一通孔，减速器7的动力输出轴701穿过第一通孔与扭力筒2的第一端相连，减速器7的外周侧设有减速器安装法兰703，减速器安装法兰703与第一支板之间通过第二连接件14相连相连。
73.其中，根据实际使用需求，第二连接件14可以采用螺栓、螺钉或销钉。但应当理解的是，第二连接件14的形式并不局限于如上所述的类型。
74.具体来说，第二固定支架103包括第二支板，第二支板上设有第二通孔，第二通孔与第一通孔同心设置，扭力筒2的第二端穿过第二通孔与被测扭矩限制器4的内圈法兰相连，被测扭矩限制器的外圈法兰与第二支板相连。
75.具体来说，在扭力筒2的筒体第二端外沿设有环形的第二连接端板202，该第二连接端板202与被测扭矩限制器4的内圈法兰之间通过第三连接件15相连。被测扭矩限制器4的外圈法兰通过第四连接件16与第二支板相连。也即，扭力筒2与第二支板之间没有直接连接关系，从而确保扭力筒2的正常运转。被测扭矩限制器4安装在第二支板上背向第一支板的一侧，也即，被测扭矩限制器4安装在试验台架1形成的矩形凹槽外侧，以方便实现对被测扭矩限制器4的拆装和更换。
76.其中，根据实际使用需求，第三连接件15和第四连接件16可以采用螺栓、螺钉或销钉。但应当理解的是，第三连接件15和第四连接件16的形式并不局限于如上所述的类型。
77.具体来说，可以将扭矩传感器18通过连接支架19安装在第一连接板104或第二连接板105上，进而实现扭矩传感器18在试验台架1上稳定、可靠的装配固定。
78.另一方面，本发明实施例还提供一种扭矩限制器测试方法，该方法采用上述实施例的扭矩限制器测试系统，该方法包括如下步骤：
79.启动旋转驱动装置，并通过控制柜3控制旋转驱动装置的输出扭矩逐渐增大。
80.当旋转驱动装置的输出扭矩小于被测扭矩限制器4的打滑扭矩时，旋转驱动装置、扭力筒2和被测扭矩限制器4均处于静止状态，此时被测扭矩限制器4未发生打滑。
81.当旋转驱动装置的输出扭矩大于或等于被测扭矩限制器4的打滑扭矩时，旋转驱动装置的输出扭矩通过扭力筒2传递至被测扭矩限制器4，以使被测扭矩限制器4打滑并旋转，并通过角度测量装置采集测试过程中的旋转角度和打滑扭矩数据，并将采集的数据传
送至控制柜3。
82.当采集的旋转角度达到预定角度时，通过控制柜3控制旋转驱动装置停止，同时通过控制柜3上的显示屏对测试过程中的打滑扭矩及其变化曲线进行显示。
83.由此，通过本发明实施例的扭矩限制器测试方法，能够监测被测扭矩限制器4的旋转角度和打滑扭矩，并对测试过程中打滑扭矩的变化曲线进行显示，从而有效验证被测扭矩限制器4的稳定性和可靠性。
84.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
85.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
86.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
87.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
88.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。