目前工業(yè)制造行業(yè)比較成熟的扭矩測試方法是應變電測技術(shù)。它具有精度高、頻響快、可靠性好、使用壽命長(cháng)的優(yōu)點(diǎn)。用應變膠將特殊的扭轉應變片粘貼在被測彈性軸上,形成應變橋。如果向應變橋提供工作電源,可以測試彈性軸扭轉的電信號。這是扭矩傳感器的基本模式。(見(jiàn)圖2)但在旋轉動(dòng)力傳遞系統中,最棘手的問(wèn)題是旋轉體上應變橋的橋壓輸入和檢測到的應變信號輸出如何在旋轉部分和靜止部分之間可靠傳輸,通常由導電滑環(huán)完成。
由于導電滑環(huán)屬于摩擦接觸,因此不可避免地會(huì )發(fā)生磨損和發(fā)熱,從而限制了旋轉軸的轉速和導電滑環(huán)的使用壽命。由于接觸不可靠,信號波動(dòng),測量誤差大,甚至測量不成功。為了克服導電滑環(huán)的缺陷,另一種方法是采用無(wú)線(xiàn)電遙測的方法:在旋轉軸上放大扭矩應變信號,將V/F轉換成頻率信號,通過(guò)載波調制無(wú)線(xiàn)電發(fā)射從旋轉軸發(fā)射到軸外,然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)電接收獲得旋轉軸扭轉的信號。
旋轉軸上的能源供應是固定在旋轉軸上的電池。這種方法是遙測扭矩儀。遙測扭矩儀的成功在于克服了電滑環(huán)的兩個(gè)缺點(diǎn),但也有三個(gè)缺點(diǎn)。第一,容易受到使用現場(chǎng)電磁波的干擾;第二,因為是電池供電,只能短期使用。第三,由于旋轉軸附著(zhù)結構,高速時(shí)容易造成動(dòng)平衡。更加突出的是小量程和小直徑軸。數字扭矩傳感器吸收了上述方法的優(yōu)點(diǎn),克服了其缺陷。在應變傳感器的基礎上,設計了兩組旋轉變壓器,實(shí)現了能源和信號的非接觸傳輸。并且扭矩信號的傳遞與是否旋轉無(wú)關(guān),與轉速、旋轉方向無(wú)關(guān)。
1.它不僅可以測量靜態(tài)扭矩,還可以測量旋轉扭矩。
2.檢測精度高,穩定性好;抗干擾能力強。
3.體積小,重量輕,安裝結構多樣,安裝使用方便。
4.不需要反復調零連續測量,也不需要反復調零。
5.無(wú)導電環(huán)等磨損件,可高速長(cháng)時(shí)間運行。
6.傳感器輸出的高電平頻率信號可以直接發(fā)送到計算機處理。
測量原理:
用應變膠將特殊的測扭應變片粘貼在被測彈性軸上,形成應變橋,并向應變橋提供電源,測量彈性軸扭轉的電信號。壓/頻轉換成與扭應成正比的頻率信號,成正比的頻率信號。該系統的能源輸入和信號輸出由兩組帶間隙的特殊環(huán)形變壓器承擔,實(shí)現了無(wú)接觸能源和信號傳輸功能。(虛線(xiàn)中旋轉部分)。
將特殊的測扭應片粘貼在特殊的彈性軸上,形成變橋,即基礎扭矩傳感器。
固定在軸上:
(1)能源環(huán)形變壓器的次級線(xiàn)圈;
(2)信號環(huán)形變壓器的初級線(xiàn)圈;
(3)軸上印刷電路板,包括整流穩定電源、儀表放大電路、V/F變換電路和信號輸出電路。
固定在傳感器外殼上:
(1)激磁電路;
(2)能源環(huán)形變壓器的初級線(xiàn)圈(輸入);
(3)信號環(huán)形變壓器的次級線(xiàn)圈(輸出);
(4)信號處理電路。
適用范圍:
1.檢測發(fā)電機、電機、內燃機等旋轉動(dòng)力設備的輸出扭矩和功率。
2.檢測減速器、風(fēng)扇、泵、攪拌機、卷?yè)P機、螺旋槳、鉆井機械等設備的負載扭矩和輸入功率。
3.檢測各種機械加工中心和自動(dòng)機床的扭矩。
4.各種旋轉動(dòng)力設備系統傳遞的扭矩和效率。
5.在檢測扭矩的同時(shí),可以檢測轉速和軸向力。
6.可用于制造粘度計、電動(dòng)(氣動(dòng)、液力)扭矩扳手。
使用說(shuō)明:
1.使用兩組聯(lián)軸器在動(dòng)力源和負載之間安裝傳感器。
2.建議使用柔性、彈性或萬(wàn)向節聯(lián)軸器,以確保同心度小于0.1毫米。
3.動(dòng)力和負載設備必須固定可靠,以避免振動(dòng)。
4.將本傳感器的基座與設備的基座固定可靠,中心高須墊適當避免彎矩。
安裝方式:
1.如果要求傳動(dòng)系統的軸向不因安裝傳感器而加長(cháng),則可以使用智能聯(lián)軸器——它不僅可以檢測扭矩,還可以承擔聯(lián)軸器的功能。也就是具有檢測功能的聯(lián)軸器。
2.當被測傳動(dòng)系統不允許加長(cháng)但可以拆卸時(shí),可以使用套裝扭矩傳感器套在被測軸上進(jìn)行測試。
3.當被測傳動(dòng)系統不允許加長(cháng)或拆卸時(shí),可以使用現場(chǎng)組裝的卡式扭矩傳感器。將軸的兩側卡在軸上進(jìn)行測試??砷L(cháng)期監測,也可短期檢測。類(lèi)似于電流鉗形表。
4.當一些測試系統既有扭矩又有軸向力時(shí),可以使用扭矩轉速軸向力三參數傳感器;它不僅可以避免軸向力對扭矩測試的干擾,還可以測量軸向力的信號。
5.無(wú)軸承扭矩傳感器可用于高速或超高速測試。
6.如果被測系統不旋轉,可以使用扭矩傳感器。
7.如果被測系統的最大值為5nm-10nm,則可以使用小量程扭矩傳感器。
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