Як вимірюються динамічні датчики крутного моменту в обертових системах?
В обертових системах динамічний крутний момент зазвичай вимірюється за допомогою датчика крутного моменту, встановленого на валу між кінцем приводу та кінцем навантаження, що обертається разом з валом. Датчик перетворює деформацію зсуву, викликану крутним моментом, в електричний сигнал, який потім посилюється та отримується для отримання значення крутного моменту.
1. Принцип вимірювання
- Датчики динамічного крутного моменту зазвичай мають тензодатчики, розташовані на порожнистому або суцільному валу. Коли вал піддається скрученню, виникає деформація зсуву, і тензодатчики видають сигнал напруги моста, пропорційний крутному моменту.
- Датчики обертання передають сигнали від частини, що обертається, до нерухомої через контактні кільця або без{1}}контактні методи (індуктивний/магнітний зв’язок, бездротовий зв’язок), а потім формувач сигналу видає стандартну напругу, струм або цифровий сигнал.
2. Розташування в обертових системах
- Датчик розміщується між первинним двигуном (наприклад, двигуном) і навантаженням (наприклад, редуктором, випробувальним стендом, насосом тощо), жорстко з’єднаним із приводним валом за допомогою муфт або фланців на обох кінцях, забезпечуючи передачу всього робочого крутного моменту через вал датчика.
- Силове обладнання, датчик і навантаження мають спільну вісь, причому похибка вирівнювання контролюється в межах заданого діапазону (співвісність менше приблизно 0,03–0,05 мм), щоб зменшити вплив згинального моменту, вібрації та паразитних навантажень на вимірювання.
3. Ключові моменти для динамічних вимірювань
- Діапазон швидкості: датчик має відповідати максимальній швидкості системи. Для надмірно високих швидкостей слід враховувати динамічне балансування та критичні швидкості, щоб уникнути тривалої роботи поблизу власної частоти системи датчика.
- Частотна характеристика: частотна характеристика має відповідати змінам частоти виміряного крутного моменту (наприклад, перехідні умови двигуна, пульсуючі навантаження); інакше швидкі коливання крутного моменту не будуть виявлені, або відбудеться затухання амплітуди.
4. Отримання та обчислення сигналу
- Вихід датчика може бути аналоговим сигналом (наприклад, ±10 В, 4–20 мА) або цифровим сигналом (наприклад, RS-485, CAN), який записується в реальному-часі за допомогою карти збору даних або контролера. - Якщо швидкість обертання (n) вимірюється одночасно, передану потужність можна обчислити за допомогою (P=9550 × T × n) (де T – крутний момент у Н·м, а n – швидкість обертання в об/хв), досягнення інтегрованого крутного моменту-тестування швидкості та потужності.
5. Типові приклади застосування
- Випробувальний стенд двигуна/коробки передач: датчик крутного моменту встановлюється між двигуном і машиною навантаження для перевірки ефективності, пускових характеристик і перевірки перевантаження.
- Випробування автомобілів і двигунів: встановлений на вихідному валу двигуна, приводному валу або випробувальному стенді-колеса, він вимірює перехідний крутний момент під час прискорення, гальмування та перемикання передач.
