扭矩為扭力與作用點到扭力作用方向的距離之乘積,單位是牛頓·米(N·m)。扭矩測量的方法,按照它的基本原理可以分為∶傳遞法、平衡力法及能量轉換法三類。
(1)傳遞法又稱扭軸法,它是根據彈性軸在傳遞扭矩時所產生的物理引數的變化而測量扭矩的方法。這些變化的物理引數可以是彈性軸的變形、應變和應力。
(2)平衡力法又稱反力法,它是用平衡扭矩去平衡被測扭矩,從而求得被測扭矩。該方法僅能測量勻速工作情況下的扭矩,不能測量動態扭矩。
(3)能量轉換法,它是根據能量守恆定律,間接測量扭矩的方法。
其中,傳遞法和平衡力法為直接測量扭矩的方法,測量方便、精度高,而能量轉換法為間接測量扭矩的方法,測量誤差比較大,常達±(10~15)%。只有在無法進行直接測量的場合下,才採用間接測量法。
相應地,扭矩測量儀大致可以分為三大類∶傳遞類、平衡力類及能量轉換類。扭矩測量感測器可以分為∶變形型、應力型和應變型。
應變式扭矩測量
在扭矩作用下,轉軸表面處於純剪下應力狀態,其剪應力大小等於與軸線成士45°的主應力σ1和σ2,因此沿與軸線士45°方向貼上應變片,可測出應變。(σ1方向為拉應變ε1,σ2方向為壓應變ε2)如圖(a)所示,圖(b)、(c)是半橋和全橋連線。
壓磁式扭矩測量
鐵磁材料的轉軸受扭矩作用時,導磁率發生變化。兩個U形鐵芯分別繞有線圈A—A和B—B,其中 A—A沿軸線方向,B—B沿垂直於軸線的方向放置,彼此互相垂直。其開口端和轉軸表面保持1~2mm空隙,如圖所示。當 A—A線圈通入交流電,形成透過轉軸的交變磁場。在轉軸不受扭矩時,磁力線和B—B線圈不交鏈。當轉軸受扭矩作用後,轉軸材料導磁率變化,使部分磁力線與 B—B線圈交鏈,並在 B—B線圈產生感應電勢。
感應電勢隨扭矩增大而增大,並在一定範圍內成線性關係。根據感應電勢的大小,可以測量扭矩的大小。壓磁式感測器也稱為磁彈感測器,該方法的特點是可以進行非接觸式測量,使用方便。但要求旋轉過程不出現徑向跳動,避免鐵芯與轉軸間隙改變,造成測量誤差甚至破壞測量裝置。
光電式扭矩測量
如下圖所示,在轉軸上固定兩隻圓盤光柵。在不承受扭矩時,兩光柵的明暗區正好互相遮擋,光源沒有光線透過光柵照射到光敏元件,無輸出訊號;
當轉軸受扭矩後,轉軸變形將使兩光柵出現相對轉角,部分光線透過光柵照射到光敏元件上,產生輸出訊號。扭矩愈大,扭轉角愈大,穿過光柵的光通量愈大,輸出訊號愈大,從而可實現扭矩測量這種扭矩測量儀的工作轉速為 100~800r/min,精度為1%
扭矩為扭力與作用點到扭力作用方向的距離之乘積,單位是牛頓·米(N·m)。扭矩測量的方法,按照它的基本原理可以分為∶傳遞法、平衡力法及能量轉換法三類。
(1)傳遞法又稱扭軸法,它是根據彈性軸在傳遞扭矩時所產生的物理引數的變化而測量扭矩的方法。這些變化的物理引數可以是彈性軸的變形、應變和應力。
(2)平衡力法又稱反力法,它是用平衡扭矩去平衡被測扭矩,從而求得被測扭矩。該方法僅能測量勻速工作情況下的扭矩,不能測量動態扭矩。
(3)能量轉換法,它是根據能量守恆定律,間接測量扭矩的方法。
其中,傳遞法和平衡力法為直接測量扭矩的方法,測量方便、精度高,而能量轉換法為間接測量扭矩的方法,測量誤差比較大,常達±(10~15)%。只有在無法進行直接測量的場合下,才採用間接測量法。
相應地,扭矩測量儀大致可以分為三大類∶傳遞類、平衡力類及能量轉換類。扭矩測量感測器可以分為∶變形型、應力型和應變型。
應變式扭矩測量
在扭矩作用下,轉軸表面處於純剪下應力狀態,其剪應力大小等於與軸線成士45°的主應力σ1和σ2,因此沿與軸線士45°方向貼上應變片,可測出應變。(σ1方向為拉應變ε1,σ2方向為壓應變ε2)如圖(a)所示,圖(b)、(c)是半橋和全橋連線。
壓磁式扭矩測量
鐵磁材料的轉軸受扭矩作用時,導磁率發生變化。兩個U形鐵芯分別繞有線圈A—A和B—B,其中 A—A沿軸線方向,B—B沿垂直於軸線的方向放置,彼此互相垂直。其開口端和轉軸表面保持1~2mm空隙,如圖所示。當 A—A線圈通入交流電,形成透過轉軸的交變磁場。在轉軸不受扭矩時,磁力線和B—B線圈不交鏈。當轉軸受扭矩作用後,轉軸材料導磁率變化,使部分磁力線與 B—B線圈交鏈,並在 B—B線圈產生感應電勢。
感應電勢隨扭矩增大而增大,並在一定範圍內成線性關係。根據感應電勢的大小,可以測量扭矩的大小。壓磁式感測器也稱為磁彈感測器,該方法的特點是可以進行非接觸式測量,使用方便。但要求旋轉過程不出現徑向跳動,避免鐵芯與轉軸間隙改變,造成測量誤差甚至破壞測量裝置。
光電式扭矩測量
如下圖所示,在轉軸上固定兩隻圓盤光柵。在不承受扭矩時,兩光柵的明暗區正好互相遮擋,光源沒有光線透過光柵照射到光敏元件,無輸出訊號;
當轉軸受扭矩後,轉軸變形將使兩光柵出現相對轉角,部分光線透過光柵照射到光敏元件上,產生輸出訊號。扭矩愈大,扭轉角愈大,穿過光柵的光通量愈大,輸出訊號愈大,從而可實現扭矩測量這種扭矩測量儀的工作轉速為 100~800r/min,精度為1%