金工課程筆記 | 扭矩測量的三種方法

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扭矩 是能夠反應機械傳動系統性能的典型機械量,具有非常廣泛的應用。根據不同的測量原理,我們將介紹三種扭矩測量的方法,包括 能量轉換法、平衡力法、傳遞法 ,其中傳遞法的應用最為廣泛。

能量轉換法

——也就是根據能量守恒定律,進行能量轉換的方法,比如將相應的電能、熱能轉化為機械能,從而計算出扭矩。

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  • 具體方法 :測量旋轉機械的供電電壓、電流、流量、壓力,再測出相應的轉速,由電壓、電流、流量、壓力可以得到功率,然后再根據功率、轉速和扭矩之間的關系,可以得到具體的扭距數值。
  • 局限性 :這種方法測量精度很差,誤差可能高達10%以上。
  • 適用性 :只想了解大概的數據,不需要精確數據的應用。這是幾十年前常見的使用方法,現在不太常用。


平衡力法

——在旋轉機械的機體上存在一個大小相等,方向相反的一個反作用力矩,通過測量反作用力距來得到相應的扭矩。

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  • 具體方法 :采用一個力臂加上一個力傳感器來進行扭矩的測量,也就是力乘以力臂得到扭矩。
  • 局限性 力和力臂這種形式不能反映動態信號的變化,一般只能用來做相對穩態的測量,不適合用于動態測量; 它不是直接測量的解決方法,也是間接計算過來的。
  • 適用性 :這種方法能保證一定的精度,但不能進行動態測量。常見的應用有水渦流測功機、電渦流測功機。
  • 相應產品 :可以采用S型力傳感器,比如HBM S9M系列產品;還可以是采用輪輻式力傳感器,比如HBM U10M、U10F系列產品。


傳遞法

——根據彈性軸在傳遞扭矩時,所產生的物理參數的變化,從而測量扭矩的方法。
  • 具體方法:根據彈性軸的變形、應變、應力跟扭矩之間的關系得到扭距,

  • 適用性:精度較高,動態靜態都可以測量,應用最為廣泛。

  • 相應產品應變原理的扭矩傳感器,是目前比較主流的產品,精度較高、性價比也較高。比如HBM比較有代表性的產品——高精度T12HP系列、T40B系列。

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