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扭矩传感器

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  • 发布时间:2015/2/25 10:58:47
  • 作者:银河电气
定义
扭矩传感器(又称力矩传感器、扭力传感器、转矩传感器)是对各种旋转或非旋转机械部件上扭转力矩感知的检测器件,将扭力的物理变化转换成精确的电信号。
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扭矩传感器的分类

01静态转矩传感器

  静态转矩传感器中的这个静态是指传感器的测量弹性体不参与相对运动。静态扭矩传感器是根据电阻应变原理把扭转力矩产生的应变转换成与其成线性关系的电信号,该产品制造工艺成熟,品种齐全,量程范围广,精度高,性能稳定可靠。

02动态转矩传感器

  动态转矩传感器(又称转矩传感器、转矩转速传感器、非接触扭矩传感器、旋转扭矩传感器)主要有非接触式扭矩传感器和应变片扭矩传感器两种。
(1)非接触式扭矩传感器
  非接触式扭矩传感器输入轴和输出轴由扭杆连接起来,输入轴上有花键,输出轴上有键槽。当扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时,输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变了。花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量,使得花键上的磁感强度改变,磁感强度的变化,通过线圈转化为电压信号。非接触扭矩传感器由于采用的是非接触的工作方式,因而寿命长、可靠性高,不易受到磨损、有更小的延时、受轴的偏转和轴向偏移的影响更小,已经广泛用于轿车领域。
(2)应变片扭矩传感器
  应变片传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥,当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化,应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。传感器就完成如下的信息转换;传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。

03新型电子式扭矩仪

  电子式扭矩仪(湖南银河电气TN4000电子式扭矩仪)是一种针对风机、水泵试验及现场能效评测的便携式高性能轴功率测量仪器。电子式扭矩仪创造性的摒弃了传统机电式扭矩传感器繁琐、复杂、在很多现场环境下不易实现的安装过程,实现了风机、水泵电机效率的实时测量,监测风机、水泵电机在使用过程中各环节的运行状态,对研究风机、水泵电机的使用状态提供了实时、真实、可靠的数据;避免了因机电式扭矩传感器安装不当对试验结果造成的影响。
  电子式扭矩仪(湖南银河电气TN4000电子式扭矩仪)的测试原理依据是能量守恒定理。即:
  电机的输入电能=电机输出机械能+电能与机械能转变过程中产生的损耗能量。
  电能与机械能转变过程中的损耗包括:铁耗、机械耗、定子铜耗、转子铜耗和杂散损耗。
  TN4000电子式扭矩仪正是通过测量电机运行过程中的电参量及温度、转速等参量,计算出上述各种损耗,进而得出电机的输出轴功率,再根据电机轴功率和转速计算出电机的扭矩。
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扭矩传感器安装方式

01安装方式

  (1)水平安装:

水平安装方式 
图示:扭矩传感器水平安装示意图

  (2)垂直安装:

 垂直安装方式
图示:扭矩传感器垂直安装示意图

02安装方式

 连接方式:扭矩传感器与动力设备、负载设备之间的连接。
  (1)弹性柱销联轴器连接如图示,此种连接方式结构简单,加工容易,维护方便。能够微量补偿安装误差造成的轴的相对偏移,同时能起到轻微减振的作用。适用于中等载荷、起动频繁的高低速运转场合,工作温度为-20-70℃。

 弹性柱销联轴器连接示意图
图示:弹性柱销联轴器连接示意图

  (2)刚性联轴器连接如图示,这种连接形式结构简单,成本低,无补偿性能,不能缓冲减振,对两轴的安装精度较高。用于振动很小的工况条件。

 刚性联轴器连接示意图
图示:刚性联轴器连接示意图

03安装要求

  (1)扭矩传感器可水平安装,也可垂直安装。
  (2)如图水平安装、垂直安装示意图所示,动力设备、传感器、负载设备应安装在稳固的基础上,以避免过大的震动,否则可能发生数据不稳,降低测量精度,甚至损坏传感器。
  (3)采用弹性柱销联轴器或刚性联轴器连接。
  (4)动力设备、传感器、负载设备轴线的同心度应小于Φ0.05mm。

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扭矩传感器信号
1、扭矩信号输出基本形式:
  方波信号、脉冲信号。
  还可以根据使用者需要制成电压模拟信号输出或电流模拟信号输出(单向、静止扭矩测量)。
2、扭矩信号处理形式:
  扭矩传感器输出的频率信号送到频率计或数字表,直接读取与扭矩成正比的频率信号或电压、电流信号。
  扭矩传感器的扭矩与频率信号送给单片机二次仪表,直接显示实时扭矩值、转速及输出功率值及RS232通讯信号。
  直接将扭矩与转速的频率信号送给计算机或PLD进行处理。
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扭矩传感器应用
  1、电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测;
  2、风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测;
  3、铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测;
  4、可用于污水处理系统中的扭矩及功率的检测;
  5、可用于制造粘度计;
  6、可用于过程工业和流程工业中。

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