一种用于测量机械量的装置的制作方法

1.本发明涉及测量设备技术领域，特别涉及一种用于测量机械量的装置。


背景技术：

2.机械量主要包括拉伸力、推力、张力、弯曲变形量、扭矩等物理量，机械量的测量对于机械设备的正常运行和安全使用起到重要的作用，相关技术的机械量测量方法通常采用不同的测量设备进行机械量的测量，例如采用称重测量法或销轴测量法测量拉力，但是测量结果精度偏低，需使用的测量装置复杂，且通常只能检测到相应的测量点，不便于对测量数据进行准确有效的评估。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于测量机械量的装置，能够更便捷地得到精度较高的机械量，有利于提高测量数据的准确性。
4.本发明实施例提供一种用于测量机械量的装置，包括壳体，所述壳体设置有第二凹槽和至少两个第一凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽连通，所述第一凹槽相对设置，所述第二凹槽位于相对设置的两个所述第一凹槽之间，所述第一凹槽和所述第二凹槽形成公共凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽位于所述壳体的长度方向，所述第一凹槽用于将力引入所述壳体，所述第二凹槽用于安装机械量测量设备。
5.根据本发明提供的用于测量机械量的装置，至少具有如下有益效果：装置包括壳体，通过在壳体设置第二凹槽和相对布置的第一凹槽，第一凹槽与第二凹槽相互连通并形成公共凹槽，通过第一凹槽将力引入壳体，可以将待测量的机械设备的机械量引入，使得第二凹槽周围的壳体发生形变，在第二凹槽附近安装机械量测量设备能够测量出机械量，由于第二凹槽周围的形变几乎是由于长度变化产生的，即横向长度的变化大于纵向长度的变化，第一凹槽和第二凹槽位于壳体的长度方向，可以更容易和更准确地进行测量，另外由于第一凹槽和第二凹槽连接在一起并形成一个公共凹槽，公共凹槽提供了将线性膨胀转化为弯曲伸长率的优点，可以在壳体的横向方向上测量，由此获得实时的张力，此装置结构简单，可以在空间中至少一个方向测量出拉力、推力或伸长力等机械量，还可以整体检测力的分布或应力分布，区别于相关技术只能检测到相应的测量点的方案，能够更便捷地得到精度较高的机械量，有利于提高测量数据的准确性，可以进行更准确的评估。
6.根据本发明的一些实施例，所述第二凹槽位于所述壳体的中心，两个所述第一凹槽分别沿所述壳体的竖直对称轴的两侧相对分布，所述壳体的水平对称轴依次穿过所述第一凹槽的中心和所述第二凹槽的中心。通过将第二凹槽设置在壳体的中心，两个第一凹槽位于第二凹槽的两侧并沿壳体竖直对称轴的两侧相对分布，壳体的水平对称轴延伸穿过第一凹槽的中心和第二凹槽的中心，第一凹槽和第二凹槽在竖直方向呈水平设置，从而在此装置中提供了均匀的力分布与简化的载荷分布，有利于提高测量信号的精确度。
7.根据本发明的一些实施例，所述壳体设置有第一凸块和第二凸块，所述第一凸块和所述第二凸块之间形成连接间隙，所述第一凹槽通过所述连接间隙与所述第二凹槽连通。通过在壳体设置第一凸块和第二凸块，保证第一凹槽能够与待测量的机械设备稳定连接，且第一凸块和第二凸块之间形成连接间隙，该连接间隙将第一凹槽和第二凹槽连接，当第一凹槽引入外部拉力时，拉力没有被第一凹槽侧的外壳按比例吸收，而是几乎没有损失地引入到第二凹槽侧的外壳中，从而使得在第二凹槽附近安装的机械量测量设备能够准确地测量出机械量。
8.根据本发明的一些实施例，所述壳体还设置有两个相对布置的第三凸块，所述第三凸块位于所述第二凹槽内，两个所述第三凸块之间形成间隙。通过在第二凹槽内设置两个相对的第三凸块，可以将机械量测量设备安装在第三凸块上，能够测量第三凸块之间的距离与壳体的弯曲变形，从而能够得到精准的弯曲伸长率。
9.根据本发明的一些实施例，两个所述第三凸块位于所述壳体的竖直对称轴上。通过令第三凸块位于壳体的竖直对称轴上，同时两个第三凸块对称设计，能够提供最佳的力通量和均匀的应力分布。
10.根据本发明的一些实施例，还包括第一测量设备，所述第一测量设备安装于所述第一凹槽内，所述第一测量设备用于与机械设备连接。通过将第一测量设备安装在第一凹槽内，第一测量设备与机械设备连接，从而将机械设备的力引入，需要说明的是，第一凹槽不完全包围第一测量装置，并且第二凹槽周围的壳体形变几乎是由于长度变化而产生的，即横向长度的变化大于纵向长度的变化，因此可以更容易和更准确地进行测量。
11.根据本发明的一些实施例，所述壳体还设置有至少两个第二测量设备，所述第二测量设备位于所述第二凹槽的侧旁。通过在壳体设置至少两个第二测量设备，第二测量设备安装在壳体的不同平面或不同侧面上，并位于第二凹槽的侧旁，可以很容易地测量由于引入力而引起的弯曲伸长，从而可以轻松地确定如长度、伸长或力的变化等机械量，通过至少两个第二测量设备进行测量，能够通过第二测量设备确定至少一个机械量，可以实现更高的测量精度。
12.根据本发明的一些实施例，所述壳体的形状为椭圆形或类圆形，所述第一凹槽的形状为圆形。由于壳体具有椭圆形或类圆形的基本形状，在力方向上具有较长轴的椭圆形等基本形状允许在横向载荷下发生较大变形，便于利用壳体的弯曲变形进行测量，同时，结合第一凹槽的形状为圆形，这类型的形状允许通过待测量机械设备传递很大的力，提供了测量横向变形的条件，可以使得力流尽可能保持不受干扰。
13.根据本发明的一些实施例，所述第一测量设备为安装螺栓。第一测量设备被配置为安装螺栓，通过安装螺栓可以连接待测量的机械设备，从而能够将力引入壳体，满足测量机械量的前提条件。
14.根据本发明的一些实施例，所述第二测量设备为光学测量设备、电磁测量设备或静电测量设备。由于第二测量设备用于测量机械量，可以配置为光学测量设备、电磁测量设备或静电测量设备，能够同时使用多种测量方法，从而冗余地实现待检测的机械量的采集，利于在测量信息安全相关的应用，可以使用不同的测量设备快速、安全地检测机械量。
15.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
16.本发明的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1为本发明实施例的用于测量机械量的装置的结构示意图；
18.图2为本发明另一实施例的用于测量机械量的装置的俯视图；
19.图3为本发明另一实施例的用于测量机械量的装置的结构示意图。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
22.需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，或相对于参考物的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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的限制。除非另有明确的限定，设置、安装、连接、相连等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
23.在本发明实施例的描述中，参考术语“一个实施例/实施方式”、“另一实施例/实施方式”或“一些实施例/实施方式”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少两个实施例或实施方式中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的示实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式中以合适的方式结合。
24.此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
25.下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
26.参照图1和图2，本发明实施例提供一种用于测量机械量的装置100，包括壳体110，壳体110设置有第二凹槽130和至少两个第一凹槽120，第一凹槽120与第二凹槽130连通，第一凹槽120相对设置，第二凹槽130位于相对设置的两个第一凹槽120之间，第一凹槽120和第二凹槽130形成公共凹槽，第一凹槽120和第二凹槽130位于壳体110的长度方向，第一凹槽120用于将力引入壳体110，第二凹槽130用于安装机械量测量设备。
27.装置100包括壳体110，通过在壳体110设置第二凹槽130和相对布置的第一凹槽120，第一凹槽120与第二凹槽130相互连通并形成公共凹槽，通过第一凹槽120将力f引入壳体110，可以将待测量的机械设备的机械量引入，使得第二凹槽130周围的壳体110发生形变，在第二凹槽130附近安装机械量测量设备能够测量出机械量，由于第二凹槽130周围的形变几乎是由于长度变化产生的，即横向长度的变化大于纵向长度的变化，第一凹槽120和
第二凹槽130位于壳体110的长度方向，可以更容易和更准确地进行测量，另外由于第一凹槽120和第二凹槽130连接在一起并形成一个公共凹槽，公共凹槽提供了将线性膨胀转化为弯曲伸长率的优点，可以在壳体110的横向方向上测量，由此获得实时的张力，此装置100结构简单，可以在空间中至少一个方向测量出拉力、推力或伸长力等机械量，还可以整体检测力的分布或应力分布，区别于相关技术只能检测到相应的测量点的方案，能够更便捷地得到精度较高的机械量，有利于提高测量数据的准确性，可以进行更准确的评估。
28.需要说明的是，第一凹槽120的数量还可以是四个、六个、八个等，且在长度方向两两相对设置。
29.如图1和图2所示，根据本发明的一些实施例，第二凹槽130位于壳体110的中心，两个第一凹槽120分别沿壳体110的竖直对称轴s2的两侧相对分布，壳体110的水平对称轴s1依次穿过第一凹槽120的中心和第二凹槽130的中心。通过将第二凹槽130设置在壳体110的中心，两个第一凹槽120位于第二凹槽130的两侧并沿壳体110的竖直对称轴s2的两侧相对分布，壳体110的水平对称轴s1延伸穿过第一凹槽120的中心和第二凹槽130的中心，第一凹槽120和第二凹槽130在竖直方向呈水平设置，从而在此装置100中提供了均匀的力分布与简化的载荷分布，有利于提高测量信号的精确度。
30.需要说明的是，本发明实施例的装置100主要用于检测拉伸力、推力和弯曲变形量等机械量，在该装置100中，具有两个对称轴，水平对称轴s1和竖直对称轴s2彼此垂直，可以设置两个相对的第一凹槽120和一个第二凹槽130，第一凹槽120和第二凹槽130均位于壳体110的水平对称轴s1上，其中水平对称轴s1与力f的方向一致，即水平对称轴s1是力f的力导入轴。可以有效地减少干扰量的影响，更准确、更容易地使用测量设备来检测诸如张力等机械量，此外，竖直对称轴s2也是测量方向，从而能够从不同的方向测量机械量。
31.如图1和图2所示，根据本发明的一些实施例，壳体110设置有第一凸块140和第二凸块150，第一凸块140和第二凸块150之间形成连接间隙160，第一凹槽120通过连接间隙160与第二凹槽130连通。通过在壳体110设置第一凸块140和第二凸块150，保证第一凹槽120能够与待测量的机械设备稳定连接，且第一凸块140和第二凸块150之间形成连接间隙160，该连接间隙160将第一凹槽120和第二凹槽130连接，当第一凹槽120引入外部拉力时，拉力没有被第一凹槽120侧的壳体110按比例吸收，而是几乎没有损失地引入到第二凹槽130侧的外壳中，从而使得在第二凹槽130附近安装的机械量测量设备能够准确地测量出机械量。
32.如图2所示，需要说明的是，第一凹槽120、连接间隙160、第二凹槽130形成公共凹槽，第一凹槽120形成头部结构，连接间隙160形成颈部结构，第二凹槽130形成躯干结构，这种结构有利于装置100中的最大应力通量和均匀的应力分布，可以防止应力峰值的出现，减少了由于装置100形状造成的测量干扰影响。
33.需要说明的是，第一凹槽120、连接间隙160和第二凹槽130形成的公共凹槽大致为倒圆角的轮廓，轮廓的唯一拐角仅在连接第一凹槽120与第二凹槽130的连接间隙160处，其余轮廓面均倒圆角，其作用可以避免应力峰值受力不均，并且可以在装置100中实现力的均匀通量。
34.如图3所示，根据本发明的一些实施例，壳体110还设置有两个相对布置的第三凸块170，第三凸块170位于第二凹槽130内，两个第三凸块170之间形成间隙。通过在第二凹槽
130内设置两个相对的第三凸块170，可以将机械量测量设备安装在第三凸块170上，能够测量第三凸块170之间的距离与壳体110的弯曲变形，从而能够得到精准的弯曲伸长率。
35.根据本发明的一些实施例，两个第三凸块170位于壳体110的竖直对称轴s2上。通过令第三凸块170位于壳体110的竖直对称轴s2上，同时两个第三凸块170对称设计，能够提供最佳的力通量和均匀的应力分布。需要说明的是，第三凸块170与壳体110结合类似倒t形。
36.根据本发明的一些实施例，还包括第一测量设备，第一测量设备安装于第一凹槽120内，第一测量设备用于与机械设备连接。通过将第一测量设备安装在第一凹槽120内，第一测量设备与机械设备连接，从而将机械设备的力f引入，需要说明的是，第一凹槽120不完全包围第一测量装置100，并且第二凹槽130周围的壳体110形变几乎是由于长度变化而产生的，即横向长度的变化大于纵向长度的变化，因此可以更容易和更准确地进行测量。
37.如图2所示，根据本发明的一些实施例，壳体110还设置有至少两个第二测量设备180，第二测量设备180位于第二凹槽130的侧旁。通过在壳体110设置至少两个第二测量设备180，第二测量设备180安装在壳体110的不同平面或不同侧面上，并位于第二凹槽130的侧旁，可以很容易地测量由于引入力而引起的弯曲伸长，从而可以轻松地确定如长度、伸长或力的变化等机械量，通过至少两个第二测量设备180进行测量，能够通过第二测量设备180确定至少一个机械量，可以实现更高的测量精度。
38.如图1至图3所示，根据本发明的一些实施例，壳体110的形状为椭圆形或类圆形，第一凹槽120的形状为圆形。由于壳体110具有椭圆形或类圆形的基本形状，在力f方向上具有较长轴的椭圆形等基本形状允许在横向载荷下发生较大变形，能够对测量数据进行放大，以减小测量误差，便于利用壳体110的弯曲变形进行测量，同时，结合第一凹槽120的形状为圆形，这类型的形状允许通过待测量机械设备传递很大的力，提供了测量横向变形的条件，可以使得力流尽可能保持不受干扰，从而能够在干扰量影响减小的情况下，更准确、更容易地测量出机械量。
39.根据本发明的一些实施例，第一测量设备为安装螺栓。第一测量设备被配置为安装螺栓，通过安装螺栓可以连接待测量的机械设备，从而能够将力f引入壳体110，满足测量机械量的前提条件。
40.需要说明的是，在很多机械设备中，安装螺栓是必不可少的部件，它们被大量使用于固定各部件，当机械设备结构发生形变时，固定各部件的螺栓所承载的应力将最先发生变化，通过安装螺栓接入第一凹槽120以施加预紧力，第一凹槽120不完全包围安装螺栓，可以将力f引入壳体110，进而便于对机械设备的机械量变化进行测量。
41.根据本发明的一些实施例，第二测量设备180为光学测量设备、电磁测量设备或静电测量设备。由于第二测量设备180用于测量机械量，可以配置为光学测量设备、电磁测量设备或静电测量设备，能够同时使用多种测量方法，从而冗余地实现待检测的机械量的采集，例如可通过不同类型的第二测量设备180同样检测拉伸力、伸长率、应力分布、推力、扭转力等材料特性，利于在测量信息安全相关的应用，可以使用不同的测量设备快速、安全地检测机械量。
42.如图2所示，需要说明的是，第二测量设备180为应变计，能够提供易于评估的电信号，通过将应变计安装在第二凹槽130附近的壳体110上，能够测量壳体110表面发生的弯曲
伸长率。例如，在壳体110上安装四个应变计，其中两个应变计安装在竖直对称轴s2上的壳体110的外侧面，另外两个应变计安装在第二凹槽130附近的壳体110的内侧面，当壳体110外侧面和内侧面受到弯曲变形，应变计可以检测到弯曲力并将测量信号传输。
43.需要说明的是，壳体110由不锈钢材料制成，可以保证使用的持久性和可靠性。此外，还可以在壳体110上设置第三测量设备，可以在时间基础上检测机械量并且用于确定相邻部件及新材料的稳定性，适用范围更广。
44.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下，作出各种变化。