传递法转矩丈量

2017-04-26 17:04分类：机械维修阅读：

　　转矩丈量仪器及设备许多，应依据运用环境、丈量精度等恳求来挑选。

　　1．应变式转矩丈量

　　应变式转矩丈量仪经过丈量因为转矩效果在转轴上发作的应变来丈量转矩。

　　依据资料力学的理论，转轴在转矩M的效果下，其横截面上最大剪应力与轴截面系数W和转矩M之间的联络为

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）

　　　　　　　　　　　　　　　　（2）

　　式中，D为轴的外径；d为空心轴的内径。

　　无法用应变片来丈量，但与转轴基地线成±450夹角方向上的正负主应力和，的数值等于，即

　　　　　　　　　　　（3）　

　　依据应力应变联络，应变为

　　　　　（4）

　　　　　（5）　

　　式中，E为资料的弹性模量（Pa）；μ为资料的泊松比。

　　这么就可沿正负主应力和的方向贴应变片，测出应变即可知其轴上所受的转矩M。应变片能够直接贴在需求丈量转矩的转轴上，也能够贴在一根特制的轴上制成应变式转矩传感器，用于各种需求丈量转矩的场合。图1为应变片式转矩传感器，在沿轴向±45o方向上别离张贴有四个应变片，感触轴的最大正、负应变，将其构满意桥电路，则可输出与转矩M成正比的电压信号。这种接法能够消除轴向力和曲折力的搅扰。

图1　应变片式转矩传感器

　　应变式转矩传感器构造简略，精度较高。贴在转轴上的电阻应变片与丈量电路通常经过集流环联接。集流环有电刷-滑环式、水银式和感应式等。集流环存在触点磨损和信号不安稳等疑问，不适于丈量高速转轴的转矩。这些年，已研宣告遥测应变式转矩仪，它在上述应变电桥后，将输出电压用无线发射的办法传输，有用地处理了上述疑问。

　　2．压磁式转矩传感器

　　铁磁资料制成的转轴，具有压磁效应，在受转矩效果后，沿拉应力+方向磁阻减小，沿压应力-方向磁阻增大。在转轴邻近互相笔直放置两个铁心线圈A、B，使其开口端与被测转轴坚持1～2mm的空位，然后由导磁的轴将磁路闭合，如图2所示，AA沿轴向，BB笔直于轴向。在铁心线圈A中通以50Hz的沟通电，构成交变磁场。转轴未受转矩效果时，其各向磁阻相同，BB方向正长处于磁感应线的等位基地线上，因而铁心B上的绕组不会发作感应电势。当转轴受转矩效果时，其外表上呈现各向异性磁阻特性，磁感应线将从头散布，而不再对称，因而在铁心B的线圈上发作感应电势。转矩愈大，感应电势愈大，在必定计划内，感应电势与转矩成线性联络。这么就可经过丈量感应电势e来测定轴上转矩的巨细。

　　压磁式转矩传感器对错触摸丈量，运用便利，构造简略牢靠，底子上不受温度影响和转轴转速束缚，并且输出电压很高（可达10V）。

　　3．改动角式转矩丈量

图2　压磁式转矩传感器

　　改动角式转矩丈量法是经过改动角来丈量转矩的。

　　依据资料力学，在转矩M效果下，转轴上相距L的两横截面之间的相对转角为

　　　　　　　　　　　　　　　（6）

　　式中，G为轴的切变弹性模量。

　　由式（6）可知，当转轴受转矩效果时，其上两截面间的相对改动角与转矩成正比，因而能够经过丈量改动角来丈量转矩。依据这一原理，能够制成光电式、相位差式、振弦式等转矩传感器。

　　（1）光电式转矩传感器

　　光电式转矩传感器如图3所示。在转轴上设备两个光栅圆盘，两个光栅盘外侧设有光源和光敏元件。无转矩效果时，两光栅的明暗条纹互相错开，彻底遮挡住光路，因而放置于光栅一侧的光敏元件接纳不到来自光栅盘另一侧的光源的光信号，无电信号输出。当有转矩效果于转轴上时，因为轴的改动变形，设备光栅处的两截面发作相对转角，两片光栅的暗条纹逐步重合，有些光线透过两光栅而照耀到光敏元件上，然后输出电信号。转矩越大，改动角越大，照耀到光敏元件上的光越多，因而输出电信号也越大。

　　这是一种非触摸丈量办法，构造简略，运用便利牢靠，且丈量精度不受转速改动的影响。

　　（2）相位差式转矩传感器

　　图4所示是依据磁感应原理的磁电相位差式转矩传感器。它在被测转轴相距L的两头处各设备一个齿形转轮，挨近转轮沿径向各放置一个感应式脉冲发作器（在耐久磁铁上绕一固定线圈而成）。当转轮的齿顶对准耐久磁铁的磁极时，磁路气隙减小，磁阻减小，磁通增大；当转轮转过半个齿距时，齿谷对准磁极，气隙增大，磁通减小，改动的磁通在感应线圈中发作感应电势。无转矩效果时，转轴上设备转轮的两处无相对角位移，两个脉冲发作器的输出信号相位相同。当有转矩效果时，两转轮之间就发作相对角位移，两个脉冲发作器的输出感应电势呈现与转矩成份额的相位差，设转轮齿数为N，则相位差

图3　光电式转矩传感器　　　　　　　　　图4　相位差式转矩传感器

　　　　　　　　　　（7）　　

　　代入式（5），得

　　　　（8）　　

　　可见只需测出相位差就可测得转矩。N的挑选应使相位差满意：

　　与光电式转矩传感器相同，相位差式转矩传感器也对错触摸丈量，构造简略，作业牢靠，对环境条件恳求不高，精度通常可达0.2级。

　　（3）振弦式转矩传感器

　　图5所示是振弦式转矩传感器。在被测轴上相隔间隔的两个面上固定设备着两个丈量环，两根振弦别离被夹紧在丈量环的支架上。当轴受转矩效果时，两个丈量环之间发作一相对转角，并使两根振弦中的一根张力增大，另一根张力减小，张力的改动将致使振弦自振频率的改动。自振频率与所受外力的平方根成正比，因而测出两振弦的振荡频率差，就可知转矩巨细。