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扭矩傳感器

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  • 發(fā)布時(shí)間:2015/2/25 10:58:47
  • 作者:銀河電氣
定義
扭矩傳感器(又稱力矩傳感器、扭力傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器)是對(duì)各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件上扭轉(zhuǎn)力矩感知的檢測(cè)器件,將扭力的物理變化轉(zhuǎn)換成精確的電信號(hào)。
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扭矩傳感器的分類

01靜態(tài)轉(zhuǎn)矩傳感器

  靜態(tài)轉(zhuǎn)矩傳感器中的這個(gè)靜態(tài)是指?jìng)鞲衅鞯臏y(cè)量彈性體不參與相對(duì)運(yùn)動(dòng)。靜態(tài)扭矩傳感器是根據(jù)電阻應(yīng)變?cè)戆雅まD(zhuǎn)力矩產(chǎn)生的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成與其成線性關(guān)系的電信號(hào),該產(chǎn)品制造工藝成熟,品種齊全,量程范圍廣,精度高,性能穩(wěn)定可靠。

02動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩傳感器

  動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩傳感器(又稱轉(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)主要有非接觸式扭矩傳感器和應(yīng)變片扭矩傳感器兩種。
(1)非接觸式扭矩傳感器
  非接觸式扭矩傳感器輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來(lái),輸入軸上有花鍵,輸出軸上有鍵槽。當(dāng)扭桿受方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí),輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對(duì)位置就被改變了。花鍵和鍵槽的相對(duì)位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量,使得花鍵上的磁感強(qiáng)度改變,磁感強(qiáng)度的變化,通過(guò)線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非接觸的工作方式,因而壽命長(zhǎng)、可靠性高,不易受到磨損、有更小的延時(shí)、受軸的偏轉(zhuǎn)和軸向偏移的影響更小,已經(jīng)廣泛用于轎車領(lǐng)域。
(2)應(yīng)變片扭矩傳感器
  應(yīng)變片傳感器扭矩測(cè)量采用應(yīng)變電測(cè)技術(shù)。在彈性軸上粘貼應(yīng)變計(jì)組成測(cè)量電橋,當(dāng)彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化,應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的變化從而實(shí)現(xiàn)扭矩測(cè)量。傳感器就完成如下的信息轉(zhuǎn)換;傳感器由彈性軸、測(cè)量電橋、儀器用放大器、接口電路組成。

03新型電子式扭矩儀

  電子式扭矩儀(湖南銀河電氣TN4000電子式扭矩儀)是一種針對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)能效評(píng)測(cè)的便攜式高性能軸功率測(cè)量?jī)x器。電子式扭矩儀創(chuàng)造性的摒棄了傳統(tǒng)機(jī)電式扭矩傳感器繁瑣、復(fù)雜、在很多現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下不易實(shí)現(xiàn)的安裝過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)效率的實(shí)時(shí)測(cè)量,監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)在使用過(guò)程中各環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài),對(duì)研究風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)的使用狀態(tài)提供了實(shí)時(shí)、真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù);避免了因機(jī)電式扭矩傳感器安裝不當(dāng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的影響。
  電子式扭矩儀(湖南銀河電氣TN4000電子式扭矩儀)的測(cè)試原理依據(jù)是能量守恒定理。即:
  電機(jī)的輸入電能=電機(jī)輸出機(jī)械能+電能與機(jī)械能轉(zhuǎn)變過(guò)程中產(chǎn)生的損耗能量。
  電能與機(jī)械能轉(zhuǎn)變過(guò)程中的損耗包括:鐵耗、機(jī)械耗、定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗和雜散損耗。
  TN4000電子式扭矩儀正是通過(guò)測(cè)量電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的電參量及溫度、轉(zhuǎn)速等參量,計(jì)算出上述各種損耗,進(jìn)而得出電機(jī)的輸出軸功率,再根據(jù)電機(jī)軸功率和轉(zhuǎn)速計(jì)算出電機(jī)的扭矩。
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扭矩傳感器安裝方式

01安裝方式

 ?。?)水平安裝:

水平安裝方式 
圖示:扭矩傳感器水平安裝示意圖

  (2)垂直安裝:

 垂直安裝方式
圖示:扭矩傳感器垂直安裝示意圖

02安裝方式

 連接方式:扭矩傳感器與動(dòng)力設(shè)備、負(fù)載設(shè)備之間的連接。
 ?。?)彈性柱銷聯(lián)軸器連接如圖示,此種連接方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工容易,維護(hù)方便。能夠微量補(bǔ)償安裝誤差造成的軸的相對(duì)偏移,同時(shí)能起到輕微減振的作用。適用于中等載荷、起動(dòng)頻繁的高低速運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)合,工作溫度為-20-70℃。

 彈性柱銷聯(lián)軸器連接示意圖
圖示:彈性柱銷聯(lián)軸器連接示意圖

  (2)剛性聯(lián)軸器連接如圖示,這種連接形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,無(wú)補(bǔ)償性能,不能緩沖減振,對(duì)兩軸的安裝精度較高。用于振動(dòng)很小的工況條件。

 剛性聯(lián)軸器連接示意圖
圖示:剛性聯(lián)軸器連接示意圖

03安裝要求

  (1)扭矩傳感器可水平安裝,也可垂直安裝。
 ?。?)如圖水平安裝、垂直安裝示意圖所示,動(dòng)力設(shè)備、傳感器、負(fù)載設(shè)備應(yīng)安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上,以避免過(guò)大的震動(dòng),否則可能發(fā)生數(shù)據(jù)不穩(wěn),降低測(cè)量精度,甚至損壞傳感器。
 ?。?)采用彈性柱銷聯(lián)軸器或剛性聯(lián)軸器連接。
 ?。?)動(dòng)力設(shè)備、傳感器、負(fù)載設(shè)備軸線的同心度應(yīng)小于Φ0.05mm。

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扭矩傳感器信號(hào)
1、扭矩信號(hào)輸出基本形式:
  方波信號(hào)、脈沖信號(hào)。
  還可以根據(jù)使用者需要制成電壓模擬信號(hào)輸出或電流模擬信號(hào)輸出(單向、靜止扭矩測(cè)量)。
2、扭矩信號(hào)處理形式:
  扭矩傳感器輸出的頻率信號(hào)送到頻率計(jì)或數(shù)字表,直接讀取與扭矩成正比的頻率信號(hào)或電壓、電流信號(hào)。
  扭矩傳感器的扭矩與頻率信號(hào)送給單片機(jī)二次儀表,直接顯示實(shí)時(shí)扭矩值、轉(zhuǎn)速及輸出功率值及RS232通訊信號(hào)。
  直接將扭矩與轉(zhuǎn)速的頻率信號(hào)送給計(jì)算機(jī)或PLD進(jìn)行處理。
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扭矩傳感器應(yīng)用
  1、電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢測(cè);
  2、風(fēng)機(jī)、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測(cè);
  3、鐵路機(jī)車、汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、船舶、礦山機(jī)械中的扭矩及功率的檢測(cè);
  4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測(cè);
  5、可用于制造粘度計(jì);
  6、可用于過(guò)程工業(yè)和流程工業(yè)中。

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