傳遞法轉(zhuǎn)矩測(cè)量

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯傳遞法轉(zhuǎn)矩測(cè)量 轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x器及裝置許多，應(yīng)依據(jù)使用環(huán)境、測(cè)量精度等要求來(lái)選擇。 1應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩測(cè)量 應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x通過測(cè)量由于轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的應(yīng)變來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)矩。 依據(jù)材料力學(xué)的理論，轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)矩M的作用下，其橫截面上最大剪應(yīng)力與軸截面系數(shù)W和轉(zhuǎn)矩M之間的關(guān)系為 （1） （2） 式中，D為軸的外徑；d為空心軸的內(nèi)徑。 無(wú)法用應(yīng)變片來(lái)測(cè)量，但與轉(zhuǎn)軸中心線成±450夾角方向上的正負(fù)主應(yīng)力和，的數(shù)值等于，即 （3） 依據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，應(yīng)變?yōu)?（4） （5） 式中，E為材料的彈性模量（Pa）；為材料的泊松比。 這樣就可沿正負(fù)主應(yīng)力和的方向貼應(yīng)變片，測(cè)出應(yīng)變

2、即可知其軸上所受的轉(zhuǎn)矩M。應(yīng)變片可以直接貼在需要測(cè)量轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)軸上，也可以貼在一根特制的軸上制成應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩傳感器，用于各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。圖1為應(yīng)變片式轉(zhuǎn)矩傳感器，在沿軸向±45o方向上分別粘貼有四個(gè)應(yīng)變片，感受軸的最大正、負(fù)應(yīng)變，將其組成全橋電路，則可輸出與轉(zhuǎn)矩M成正比的電壓信號(hào)。這種接法可以消退軸向力和彎曲力的干擾。 圖1應(yīng)變片式轉(zhuǎn)矩傳感器 應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，精度較高。貼在轉(zhuǎn)軸上的電阻應(yīng)變片與測(cè)量電路一般通過集流環(huán)連接。集流環(huán)有電刷-滑環(huán)式、水銀式和感應(yīng)式等。集流環(huán)存在觸點(diǎn)磨損和信號(hào)不穩(wěn)定等問題，不適于測(cè)量高速轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩。近年來(lái)，已研制出遙測(cè)應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩儀，它在上述應(yīng)變電

3、橋后，將輸出電壓用無(wú)線放射的方式傳輸，有效地解決了上述問題。 2壓磁式轉(zhuǎn)矩傳感器 鐵磁材料制成的轉(zhuǎn)軸，具有壓磁效應(yīng)，在受轉(zhuǎn)矩作用后，沿拉應(yīng)力+方向磁阻減小，沿壓應(yīng)力-方向磁阻增大。在轉(zhuǎn)軸四周相互垂直放置兩個(gè)鐵心線圈A、B，使其開口端與被測(cè)轉(zhuǎn)軸保持12mm的間隙，從而由導(dǎo)磁的軸將磁路閉合，如圖2所示，AA沿軸向，BB垂直于軸向。在鐵心線圈A中通以50Hz的溝通電，形成交變磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)軸未受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，其各向磁阻相同，BB方向正好處于磁感應(yīng)線的等位中心線上，因而鐵心B上的繞組不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。當(dāng)轉(zhuǎn)軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，其表面上消失各向異性磁阻特性，磁感應(yīng)線將重新分布，而不再對(duì)稱，因此在鐵心B的線圈上產(chǎn)生感應(yīng)

4、電勢(shì)。轉(zhuǎn)矩愈大，感應(yīng)電勢(shì)愈大，在肯定范圍內(nèi)，感應(yīng)電勢(shì)與轉(zhuǎn)矩成線性關(guān)系。這樣就可通過測(cè)量感應(yīng)電勢(shì)e來(lái)測(cè)定軸上轉(zhuǎn)矩的大小。 壓磁式轉(zhuǎn)矩傳感器是非接觸測(cè)量，使用便利，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔牢靠，基本上不受溫度影響和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速限制，而且輸出電壓很高（可達(dá)10V）。 3扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測(cè)量 圖2壓磁式轉(zhuǎn)矩傳感器 扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測(cè)量法是通過扭轉(zhuǎn)角來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)矩的。 依據(jù)材料力學(xué)，在轉(zhuǎn)矩M作用下，轉(zhuǎn)軸上相距L的兩橫截面之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角為 （6） 式中，G為軸的切變彈性模量。 由式（6）可知，當(dāng)轉(zhuǎn)軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，其上兩截面間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)矩成正比，因此可以通過測(cè)量扭轉(zhuǎn)角來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)矩。依據(jù)這一原理，可以制成光電式、相位差式、振弦式等轉(zhuǎn)矩傳

5、感器。 （1）光電式轉(zhuǎn)矩傳感器 光電式轉(zhuǎn)矩傳感器如圖3所示。在轉(zhuǎn)軸上安裝兩個(gè)光柵圓盤，兩個(gè)光柵盤外側(cè)設(shè)有光源和光敏元件。無(wú)轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，兩光柵的明暗條紋相互錯(cuò)開，完全遮攔住光路，因此放置于光柵一側(cè)的光敏元件接收不到來(lái)自光柵盤另一側(cè)的光源的光信號(hào)，無(wú)電信號(hào)輸出。當(dāng)有轉(zhuǎn)矩作用于轉(zhuǎn)軸上時(shí)，由于軸的扭轉(zhuǎn)變形，安裝光柵處的兩截面產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)角，兩片光柵的暗條紋漸漸重合，部分光線透過兩光柵而照耀到光敏元件上，從而輸出電信號(hào)。轉(zhuǎn)矩越大，扭轉(zhuǎn)角越大，照耀到光敏元件上的光越多，因而輸出電信號(hào)也越大。 這是一種非接觸測(cè)量方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，使用便利牢靠，且測(cè)量精度不受轉(zhuǎn)速變化的影響。 （2）相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器 圖4所示是

6、基于磁感應(yīng)原理的磁電相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器。它在被測(cè)轉(zhuǎn)軸相距L的兩端處各安裝一個(gè)齒形轉(zhuǎn)輪，靠近轉(zhuǎn)輪沿徑向各放置一個(gè)感應(yīng)式脈沖發(fā)生器（在永久磁鐵上繞一固定線圈而成）。當(dāng)轉(zhuǎn)輪的齒頂對(duì)準(zhǔn)永久磁鐵的磁極時(shí)，磁路氣隙減小，磁阻減小，磁通增大；當(dāng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)過半個(gè)齒距時(shí)，齒谷對(duì)準(zhǔn)磁極，氣隙增大，磁通減小，變化的磁通在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。無(wú)轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，轉(zhuǎn)軸上安裝轉(zhuǎn)輪的兩處無(wú)相對(duì)角位移，兩個(gè)脈沖發(fā)生器的輸出信號(hào)相位相同。當(dāng)有轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，兩轉(zhuǎn)輪之間就產(chǎn)生相對(duì)角位移，兩個(gè)脈沖發(fā)生器的輸出感應(yīng)電勢(shì)消失與轉(zhuǎn)矩成比例的相位差，設(shè)轉(zhuǎn)輪齒數(shù)為N，則相位差 圖3光電式轉(zhuǎn)矩傳感器圖4相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器 （7） 代入式（5），得 （8） 可見只要測(cè)出相位差就可測(cè)得轉(zhuǎn)矩。N的選取應(yīng)使相位差滿意： 與光電式轉(zhuǎn)矩傳感器一樣，相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器也是非接觸測(cè)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，工作牢靠，對(duì)環(huán)境條件要求不高，精度一般可達(dá)0.2級(jí)。 （3）振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器 圖5所示是振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器。在被測(cè)軸上相隔距離的兩個(gè)面上固定安裝著兩個(gè)測(cè)量環(huán)，兩根振弦分別被夾緊在測(cè)量環(huán)的支架上。當(dāng)軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，兩個(gè)測(cè)量環(huán)之間產(chǎn)生一相對(duì)轉(zhuǎn)角，并使兩根振弦中的一根張力增大，另一