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如何更好地测量扭矩?

发布日期:2023-06-27 16:58:19   浏览量 :129
发布日期:2023-06-27 16:58:19  
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扭矩测量是汽车工业中许多测试的一个关键因素。人们对电机和汽车部件的要求越来越高:更高的能效、更低的消耗和更大的范围。这也意味着在研发过程中对精度的要求更高了,因此对测试设备的要求也更高。那么,如何更好地测量扭矩呢?

在应用中,人们倾向于仅使用一个扭矩传感器来覆盖多个测量范围。如果在测量过程中必须覆盖不同尺寸的测量范围,例如在发动机测试中,这一要求尤其苛刻。然后,扭矩传感器必须根据测试情况获得高扭矩和低扭矩,在整个测量范围内保持一致的精度。主要挑战是在测量精度和误差容限之间实现平衡。

比如制动测试,出现的峰值扭矩远远高于平均测量扭矩。传感器的标称(额定)测量范围大小适当,以确保传感器不会因峰值扭矩而过载、损坏甚至毁坏。峰值扭矩代表应用中的最大扭矩。然而,如果将传感器调到最大扭矩,它可能会在测量测试期间出现的其他扭矩时尺寸过大。尺寸过大的传感器有一个缺点:必须用于评估误差的重要数据表信息是指标称(额定)测量范围,而不是平均测量扭矩。

那如何才能更好地测量扭矩呢?根据不同的测量原理,我们将介绍三种扭矩测量的方法,包括能量转换法、平衡力法、传递法,其中传递法的应用最为广泛


能量转换法

能量转换法是指根据能量守恒定律,利用热能、电能等其他参数来测量扭矩的一种间接测量方法。这种方法并不常用,其测量误差相对较高,一般为±(10~15)%,只有当直接测量无法进行时才考虑采用该种方法。

也就是根据能量守恒定律,进行能量转换的方法,比如将相应的电能、热能转化为机械能,从而计算出扭矩。

具体方法:测量旋转机械的供电电压、电流、流量、压力,再测出相应的转速,由电压、电流、流量、压力可以得到功率,然后再根据功率、转速和扭矩之间的关系,可以得到具体的扭距数值。

局限性:这种方法测量精度很差,误差可能高达10%以上。

适用性:只想了解大概的数据,不需要精确数据的应用。这是几十年前常见的使用方法,现在不太常用。


平衡力法

处于匀速工作状态的传动机械构件,其主轴和机体上一定同时存在一对扭矩T和T‘,并且二者大小相等、方向相反。通过测量机体上的T‘来测量主轴上T的方法称为平衡力法.设F为力臂上的作用力,L为力臂长度,则T‘=LF。可见,测得F和L,即可得出T‘和T.

说的通俗点就是,在旋转机械的机体上存在一个大小相等,方向相反的一个反作用力矩,通过测量反作用力距来得到相应的扭矩。

具体方法:采用一个力臂加上一个力传感器来进行扭矩的测量,也就是力乘以力臂得到扭矩。

局限性:力和力臂这种形式不能反映动态信号的变化,一般只能用来做相对稳态的测量,不适合用于动态测量;它不是直接测量的解决方法,也是间接计算过来的。

适用性:这种方法能保证一定的精度,但不能进行动态测量。常见的应用有水涡流测功机、电涡流测功机。


传递法

传递扭矩时弹性元件的物理参数会发生某种程度的变化,利用这种变化与扭矩的对应关系来测量扭矩的方法被称为传递法。按照不同的物理参数,可将传递法进一步划分为磁弹性式、应变式、振弦式,光电式、磁电式、电容式、光纤式、无线声表面波式、磁敏式、激光多普勒式、软测量式、激光衍射式等多种扭矩测量方法。目前,国内外扭矩测量所应用的方法绝大多数是传递法。

通俗一点来说就是根据弹性轴在传递扭矩时,所产生的物理参数的变化,从而测量扭矩的方法。 

具体方法:根据弹性轴的变形、应变、应力跟扭矩之间的关系得到扭距,

适用性:精度较高,动态静态都可以测量,应用最为广泛。


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