扭矩測量 | 傳動系統測量扭矩的方法
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在很多應用中,扭矩是一個非常重要的機械量。精確測量扭矩,尤其是旋轉部件上的扭矩,對試驗臺制造商和用戶提出了很高要求。
目前有兩種方法可以進行扭矩測量: 直接測量法和間接測量法。
直接測量法
通過直接對傳動系統進行扭矩測量,獲得扭矩信號。通常,扭矩法蘭為非接觸式信號傳輸, 例如T12數字扭矩傳感器,或T40B扭矩傳感器。
直接測量法具有很多技術優勢:
- HBK研發的法蘭技術,以極短的設計為特點,可輕松將高品質扭矩傳感器集成到試驗臺中。
- 其他的優勢包括高精度扭矩測量,以及能夠測量極高的轉速。
間接測量法
通過測量傳動系統中的電機功率,或是通過測量反作用力來間接測定扭矩。
現代測試測量設備可輕松測定電機的電功率和轉速。然而,在計算扭矩時,由于功率損耗和設備的操作狀態也被包含在計算過程中,會引起較大的誤差和測量不確定性,且標定非常困難。
圖1 采用力傳感器進行反作用扭矩測量
反作用力測量也可用于扭矩的間接測定。施加到杠桿臂端的力可以采用力傳感器測量。通過對驅動系中一些輔助量的測量即可計算出扭矩,例如,通過軸扭轉產生的應變或是軸扭轉的角度的測定也可計算出扭矩。
圖2 反作用扭矩測量/測功機
間接測定的缺點
基于力傳感器的扭矩測量
通過力傳感器(如自校準制動,圖1)利用反作用力扭矩測量來確定扭矩,需要復雜的機械結構。需考慮以下干擾效應,否則可能導致測量誤差:
- 自校準制動隨時間產生的性能波動。
- 溫度變化導致杠桿臂膨脹。
此外,由于涉及較大質量(實際上相當于 “機械低通濾波器”,圖2),該方法不適合動態測試。
基于輔助量的測量
當使用應變、轉角等輔助量確定待測扭矩時,必須考慮以下個體誤差:
- 軸直徑和輸入軸長度的公差導致的誤差。
- 轉角測量誤差。
此外,應用這些測量方法時,溫度補償只能部分地減少測量誤差,無法完全消除。
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