Датчики крутящего момента

1.

Датчики крутящего момента

2.

Датчики крутящего момента
Датчик крутящего момента представляет собой устройство для
измерения и регистрации крутящего момента на вращающихся частях
различных систем, таких как коленчатый вал двигателя или рулевая
колонка. Датчики крутящего момента позволяют измерять как статический,
так и динамический момент. Как правило, в основе датчика момента лежит
тензодатчик (тензометрический мост) на вращающемся валу или оси.
Способ съема сигнала, а также питание тензомоста может осуществляться
контактным и бесконтактным (телеметрическим) способом.

3.

История развития
1678 г. - начало развития технологии измерения крутящего момента. Роберт
Гук описывает пропорциональную зависимость между деформацией
материала и напряжением материала.
1833 г. - Самуэль Хантер Кристи описывает мостовую схему, при помощи
которой можно измерять малейшие измерения напряжения.
1856 г. - Кельвин открыл зависимость между растяжением проводника и его
электрическим сопротивлением.

4.

История развития
1938 г. - Профессор Руге разработал первый тензорезистор.
1952 г. - Появление плёночных тензорезисторов.
Первый серийный тензорезистор Руге
a - измерительная решетка,
b - соединительные провода
c - изоляционный носитель
d - войлок для защиты измерительной решетки
e - установочный кронштейн, удаляемый после
наклеивания

5.

Вращающиеся датчики крутящего момента
При нагружении вала аксиальным крутящим моментом происходит его
скручивание на угол пропорциональный крутящему моменту.

6.

Тензорезисторные датчики крутящего момента
Важнейшей частью преобразователя (датчика) крутящего момента является
чувствительный цилиндрический элемент, который под действием приложенного к нему
моменту закручивается. Возникающие при этом напряжения сдвига или деформации служат
мерой крутящего момента.
1 — торсионный вал;
2 — вентилятор;
3 — тензорезисторы (по два под
углом ±45° к оси вала);
4 — контактные щетки;
5 — контактные кольца;
6 — шариковые подшипники;
7 — фиксатор

7.

Бесконтактные датчики крутящего момента
Датчики крутящего момента с бесконтактной передачей сигналов наиболее эффективны
для непрерывного контроля, так как они работают практически без износа и без
обслуживания. Пример такого преобразователя момента представлен на рисунке.
1, 2 – полумуфты левая и правая;
3, 4 левый и правый диски с выступами;
5 – упругие элементы (пружины).

8.

Индуктивные датчики крутящего момента
Основным элементом индуктивных преобразователей (датчиков) крутящего момента
является торсионный стержень, закручивание которого воспринимается индуктивным
преобразователем.
1 — торсионный вал;
2 — выходной трансформатор для бесконтактного
съема сигнала;
3 — входной трансформатор для бесконтактной
подачи питания;
4 — дифференциальная индуктивная
измерительная система

9.

Струнные датчики крутящего момента
Струнные датчики момента состоят из двух колец, закрепленных на валу и двух натянутых между
ними ферромагнитных проволок – струны. При нагружении вала кольца хотя и незначительно, но
пропорционально приложенному крутящему моменту скручиваются одно относительного другого.
Изменение частоты колебания струны, вызванное нагружением вала, служит мерой приложенного
к нему крутящего момента.
1,2 — разборные кольца;
3, 4 струны;
5 — торсионный вал

10.

Пьезоэлектрические датчики крутящего момента
Пьезоэлектрический эффект используется для измерения крутящего момента только
применительно к измерительной платформе. Реагируют на сдвиг кварцевые пластинки.
Отдельные кварцевые пластинки электрически и механически соединены между собой
параллельно; полный заряд соответствует воздействующему на них крутящему моменту.
Применение его в основном такое же, как в пьезоэлектрических динамометрах.
1 - два стальных кольца;
2 - корпус;
3 - кварцевые пластины;
4 - электрод для снятия заряда.

11.

Современные датчики крутящего момента
-
старая технология аналогового выходного сигнала была заменена на
цифровой;
интегрированная электроника содержит микропроцессор с
сопутствующей памятью;
измерительный сигнал генерируется на роторе, а после чего
усиливается и оцифровывается;
цифровой сигнал попадает в процессор и затем передается на статор.

12.

Области применения датчиков крутящего момента
-
Производство, контроль качества, мониторинг продукции( проверка
функционирования, системы управления и регулирования и др.);
Научные исследования, разработка изделий(испытательные стенды);
Образование;
Прочие применения( буровые вышки, ветряные генераторы, сельское
хозяйство, кораблестроение и др.)

13.

Спасибо за внимание