轉(zhuǎn)矩-扭矩

 

使機械元件轉(zhuǎn)動的力矩稱為轉(zhuǎn)動力矩，簡稱轉(zhuǎn)矩。機械元件在轉(zhuǎn)矩作用下都會產(chǎn)生一定程度的扭轉(zhuǎn)變形，故轉(zhuǎn)矩有時又稱為扭矩。轉(zhuǎn)矩是各種工作機械傳動軸的基本載荷形式，與動力機械的工作能力、能源消耗、效率、運轉(zhuǎn)壽命及安全性能等因素緊密聯(lián)系，轉(zhuǎn)矩的測量對傳動軸載荷的確定與控制、傳動系統(tǒng)工作零件的強度設(shè)計以及原動機容量的選擇等都具有重要的意義。此外,轉(zhuǎn)矩與功率的關(guān)系T=9549P/n

 

電機的額定轉(zhuǎn)矩表示額定條件下電機軸端輸出轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩等于力與力臂或力偶臂的乘積，在國際單位制(SI)中，轉(zhuǎn)矩的計量單位為牛頓?米(N?m)，工程技術(shù)中也曾用過公斤力?米等作為轉(zhuǎn)矩的計量單位。電機軸端輸出轉(zhuǎn)矩等于轉(zhuǎn)子輸出的機械功率除以轉(zhuǎn)子的機械角速度。直流電動機堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩計算公式TK=9.55KeIK torque

 

轉(zhuǎn)矩傳感器

 

利用扭軸把轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成扭應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)角，再轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)矩成一定關(guān)系的電信號的傳感器。扭軸的形式有實心軸、空心軸、矩形軸等。按照作用原理不同，扭應(yīng)力式轉(zhuǎn)矩傳感器可分為電阻應(yīng)變式和壓磁式兩種；扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩傳感器可分為振弦式、光電式和相位差式三種。

 

電阻應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩傳感器  它把電阻應(yīng)變片（見電阻應(yīng)變計貼在扭軸上，應(yīng)變電橋的供電和從橋路輸出信號都必須通過導(dǎo)電滑環(huán)(圖1)。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但因使用導(dǎo)電滑環(huán)，振動頻率較低，不適于高速旋轉(zhuǎn)體和扭軸振動較大的場合使用。 轉(zhuǎn)矩是旋轉(zhuǎn)動力機械的重要工作參數(shù)，而轉(zhuǎn)矩測量已成為機械量測量中一個重要組成部分。轉(zhuǎn)矩測量應(yīng)用范圍很廣泛，它滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、航天航空、國防、能源、化工等各個領(lǐng)域。若能準確、可靠、方便地測出受試機械的平均或瞬時的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和功率，這對改進和提高旋轉(zhuǎn)動力機械的性能大有裨益。同時，在受試機械中，轉(zhuǎn)矩測量系統(tǒng)可作為日常運行的監(jiān)視裝置，起到故障診斷的作用或可用做自動控制系統(tǒng)中的檢測裝置。 轉(zhuǎn)矩測量技術(shù)的發(fā)展取決于傳感器、信號傳輸和測量儀的研究。傳感器從介入式發(fā)展成不介入式。
 

信號傳輸由接觸式滑環(huán)傳輸發(fā)展成無接觸式傳輸。目前，由于微機的應(yīng)用，轉(zhuǎn)矩測量儀性能大大提高。本文研究的磁彈性轉(zhuǎn)矩測量儀由磁彈性轉(zhuǎn)矩傳感器和后續(xù)測量電路組成，它是利用鐵磁材料的磁彈性效應(yīng)(壓磁效應(yīng))測量轉(zhuǎn)矩的儀表。由于測量元件不與轉(zhuǎn)軸接觸，不隨轉(zhuǎn)軸運動，因此信號的引出較方便，不需要導(dǎo)電滑環(huán)，可靠性高，堅固耐用，且對溫度和干擾不敏感。通過實驗證明，輸出電壓與轉(zhuǎn)矩呈線性關(guān)系。 本文詳細地介紹了磁彈性轉(zhuǎn)矩測量儀的各個組成部分，重點研究了如何準確地、可靠地實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的測量。

 

 

壓磁式轉(zhuǎn)矩傳感器  它的扭軸由鐵磁材料制成，受轉(zhuǎn)矩作用時軸中產(chǎn)生方向性應(yīng)力，并出現(xiàn)磁的各向異性，即在拉應(yīng)力作用下磁阻減少；而在壓應(yīng)力作用下磁阻增大。這種傳感器沒有導(dǎo)電滑環(huán)，屬于非接觸測量，具有可靠性高、堅固耐用、輸出電壓高、對溫度和干擾不敏感等優(yōu)點。

 

振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器  它利用振弦敏感扭轉(zhuǎn)角來測量轉(zhuǎn)矩（見振弦式傳感器），其特點是采用頻率信號傳遞方式，抗干擾性能好。

 

光電式轉(zhuǎn)矩傳感器  它由一個扭軸和兩個光柵盤構(gòu)成(圖2)。兩光柵盤上有相等數(shù)量輻射狀黑色部位。扭軸受轉(zhuǎn)矩作用時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角變形，光柵盤1與2相差一個角度,形成透光口,光電元件遂有一調(diào)寬脈沖輸出，轉(zhuǎn)矩越大,透光口開度也越大,因而光電流脈沖的寬度也就越大。脈沖電流平均值與轉(zhuǎn)矩成正比。這種傳感器屬于非接觸式，但光源必須穩(wěn)壓供電（見光電式傳感器）。

 

相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器  它由一個扭軸兩個齒輪和一對磁阻式脈沖發(fā)生器組成。每個齒輪的齒頂上方裝有由線圈和磁鋼所組成的檢測器。當扭軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)時，兩個檢測器的輸出電壓產(chǎn)生相位差，它與所傳遞的轉(zhuǎn)矩大小相對應(yīng)，測出相位差就可測量相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩值。這種傳感器的特點是測量精度高，屬于非接觸測量，穩(wěn)定性好,轉(zhuǎn)矩值用數(shù)字量直讀，容易進行記錄和控制，結(jié)構(gòu)簡單。

 

扭矩傳感器，(又稱力矩傳感器、扭力傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、扭矩儀)分為動態(tài)和靜態(tài)兩大類，其中動態(tài)扭矩傳感器又可叫做轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、非接觸扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器等。 扭矩傳感器是對各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機械部件上對扭轉(zhuǎn)力矩感知的檢測。扭矩傳感器將扭力的物理變化轉(zhuǎn)換成精確的電信號。扭矩傳感器可以應(yīng)用在制造粘度計，電動(氣動，液力)扭力扳手，它具有精度高，頻響快，可靠性好，壽命長等優(yōu)點。

 

 

扭矩是在旋轉(zhuǎn)動力系統(tǒng)中最頻繁涉及到的參數(shù)，為了檢測旋轉(zhuǎn)扭矩，使用較多的是扭轉(zhuǎn)角相位差式傳感器。該傳感器是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數(shù)、形狀及安裝角度完全相同的齒輪，在齒輪的外側(cè)各安裝著一只接近(磁或光)傳感器。當彈性軸旋轉(zhuǎn)時，這兩組傳感器就可以測量出兩組脈沖波，比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)點：實現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信號的非接觸傳遞，檢測信號為數(shù)字信號;缺點：體積較大，不易安裝，低轉(zhuǎn)速時由于脈沖波的前后沿較緩不易比較，因此低速性能不理想。

 

 

扭矩測試比較成熟的檢測手段為應(yīng)變電測技術(shù)，它具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長等優(yōu)點。 將專用的測扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測彈性軸上，并組成應(yīng)變橋，若向應(yīng)變橋提供工作電源即可測試該彈性軸受扭的電信號。這就是基本的扭矩傳感器模式。但是在旋轉(zhuǎn)動力傳遞系統(tǒng)中，最棘手的問題是旋轉(zhuǎn)體上的應(yīng)變橋的橋壓輸入及檢測到的應(yīng)變信號輸出如何可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間傳遞，通常的做法是用導(dǎo)電滑環(huán)來完成。 由于導(dǎo)電滑環(huán)屬于磨擦接觸，因此不可避免地存在著磨損并發(fā)熱，因而限制了旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及導(dǎo)電滑環(huán)的使用壽命。及由于接觸不可靠引起信號波動，因而造成測量誤差大甚至測量不成功。為了克服導(dǎo)電滑環(huán)的缺陷，另一個辦法就是采用無線電遙測的方法 :將扭矩應(yīng)變信號在旋轉(zhuǎn)軸上放大并進行V/F轉(zhuǎn)換成頻率信號，通過載波調(diào)制用無線電發(fā)射的方法從旋轉(zhuǎn)軸上發(fā)射至軸外，再用無線電接收的方法，就可以得到旋轉(zhuǎn)軸受扭的信號。 旋轉(zhuǎn)軸上的能源供應(yīng)是固定在旋轉(zhuǎn)軸上的電池。該方法即為遙測扭矩儀。

 

 

扭矩傳感器是一種測量各種扭矩、轉(zhuǎn)速及機械功率的精密測量儀器。應(yīng)用范圍十分廣泛，主要用于：

 

1、電動機、發(fā)動機、內(nèi)燃機等旋轉(zhuǎn)動力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢測;

 

2、風(fēng)機、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測;

 

3、鐵路機車、汽車、拖拉機、飛機、船舶、礦山機械中的扭矩及功率的檢測;

 

4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測;

 

5、可用于制造粘度計;

 

6、可用于過程工業(yè)和流程工業(yè)中;

 

7、可以應(yīng)用于實驗室，測試部門以及生產(chǎn)監(jiān)控和質(zhì)量控制;

 

注意事項：

 

1.安裝時，不能帶電操作，切莫直接敲打、碰撞傳感器。

 

2.聯(lián)軸器的緊固螺栓應(yīng)擰緊 ,聯(lián)軸器的外面應(yīng)加防護罩，避免人身傷害。

 

3.信號線輸 出不得對地 ,對電源短路,輸出電流不大于10mA· 屏蔽電纜線的屏蔽層必須與 +15V電源的公共端(電源地)連接。

 

以上便是我為大家整理出來的有關(guān)扭矩傳感器的一些基本的信息了，雖然通常接觸到它的都是一些專業(yè)人士，而我們只是使用它，并不會真正接觸到它，但是，我覺得能夠多多了解這方面的信息、知識還是非常有必要的。學(xué)習(xí)了解了，我們不一定非得使用它，但是學(xué)到了就會成為我們自己的東西，隨時都可以拿出來用，不要等到真正需要時，才知道著急求助。

 

 

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