扭矩的類型及如何測量扭矩？

文章出處：新聞資訊責任編輯：深圳市廣陵達科技有限公司發(fā)表時間：2024-09-09 09:42:28

什么是扭矩？

如果您還記得物理課上的內(nèi)容，力是一種隨時間改變物體運動的輸入。例如，簡單的線性力可以推動（或拉動）處于靜止狀態(tài)的質(zhì)量，通過隨時間加速來改變其速度。扭矩是使物體繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的力。因此，扭矩是一種“扭轉(zhuǎn)力”，也稱為旋轉(zhuǎn)力。

扭矩示意圖

扭矩最明顯的例子是汽車的傳動軸。電機在該軸中能夠產(chǎn)生的扭矩大小決定了汽車的工作能力。扭矩是一個矢量，意味著它沿某個方向作用。

扭矩是一種“扭轉(zhuǎn)力”，旨在旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸、螺桿、螺栓或車輪。

扭矩也可以稱為力矩或力矩。扭矩通常用符號給出（希臘小寫字母“t”）。扭矩（力矩）的 SI 導(dǎo)出單位是（牛頓米）。

在美國，扭矩通常以英尺磅表示（）。轉(zhuǎn)換到，簡單地劃分值 1.356。

扭力表示

為什么我們需要測量扭矩？

在設(shè)計、調(diào)試和排除各種機器故障時，測量旋轉(zhuǎn)軸的機械扭矩至關(guān)重要。了解軸、螺旋槳或其他旋轉(zhuǎn)部件的真實機械扭矩是了解其是否符合規(guī)格的唯一方法。

在某些應(yīng)用中，始終了解扭矩是至關(guān)重要的，以防止可能導(dǎo)致系統(tǒng)損壞或故障的潛在危險的過大扭矩。扭矩測量是預(yù)測性維護的重要組成部分。

直升機后旋翼的驅(qū)動軸扭矩測試

扭矩的主要類型有哪些？

扭矩有兩種旋轉(zhuǎn)扭矩和反作用扭矩：

? 旋轉(zhuǎn)扭矩：又稱為旋轉(zhuǎn)或動態(tài)扭矩

? 反作用扭矩：又稱為固定扭矩或靜態(tài)扭矩

旋轉(zhuǎn)（又稱旋轉(zhuǎn)或動態(tài)）扭矩

軸、渦輪機和輪子等繞軸旋轉(zhuǎn)多次（或無休止）的物體具有旋轉(zhuǎn)或“旋轉(zhuǎn)”扭矩。

反作用（又稱靜止或靜態(tài)）扭矩

施加到物體上的靜力稱為反作用力或固定扭矩。例如，當您將凸耳扳手放在螺栓上然后嘗試擰緊它時，您正在向其施加反作用扭矩。即使螺栓轉(zhuǎn)動不多或根本沒有轉(zhuǎn)動，反作用扭矩仍然存在。在這種情況下，扭矩是在不到一轉(zhuǎn)的時間內(nèi)測量的。

扭矩是如何測量的？

扭矩可以間接和直接測量。如果您知道電機效率和軸轉(zhuǎn)速，則可以使用功率計來估計扭矩。這是測量扭矩的間接方法。

測量扭矩的更好、更準確的方法是使用直接方法，使用反作用扭矩傳感器或旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器。有什么區(qū)別？

反作用（靜態(tài)）扭矩傳感器

反作用扭矩傳感器測量靜態(tài)或非旋轉(zhuǎn)扭矩。

扭矩大師

反作用扭矩傳感器的一個很好的例子是扭矩扳手。該工具用于確保對螺栓、螺母或其他緊固件施加正確的扭矩。扳手的底座可以調(diào)節(jié)所需的扭矩量，當操作員施加力時，當達到正確的扭矩時會發(fā)出咔噠聲。這些通常被稱為“咔噠”扭矩扳手，它們提供多個可調(diào)節(jié)的設(shè)定點。

數(shù)字扭矩扳手具有針規(guī)或數(shù)字顯示器，可顯示所施加的扭矩。一些電子模型，特別是那些用于工廠工作的電子模型，具有存儲每個操作的存儲器，用于記錄和質(zhì)量控制目的。

反作用扭矩傳感器使用基于石英的壓電傳感器或應(yīng)變計傳感器來測量扭矩。扭矩扳手和扭矩螺絲刀有多種類型和變型。

旋轉(zhuǎn)（動態(tài)）扭矩傳感器

旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器是將旋轉(zhuǎn)扭矩轉(zhuǎn)換為我們可以測量、顯示、分析和存儲的輸出的傳感器。旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器用于電機扭矩測試臺、內(nèi)燃機測試、電動機測試、傳動軸、渦輪機、發(fā)電機等。

測量扭矩有直接法和間接法兩種。

? 間接扭矩測量方法可以更便宜且更容易在現(xiàn)有軸上實施，但它們不如直接扭矩測量準確。如果您知道電機的效率，并且可以測量其軸速度和電流消耗，則可以通過這種方式估計扭矩。

? 直接扭矩測量方法比間接方法更準確。其中大多數(shù)涉及使用安裝在驅(qū)動軸上的應(yīng)變計。該傳感器直接測量軸本身的扭轉(zhuǎn)力。

應(yīng)變計粘合到驅(qū)動軸上。旋轉(zhuǎn)力的施加導(dǎo)致軸扭轉(zhuǎn)。

當電機轉(zhuǎn)動軸時，它會輕微扭轉(zhuǎn)。由于鋼的硬度，肉眼無法看到扭曲，但可以通過粘合到軸上的應(yīng)變計來檢測。四個儀表的排列包括一個惠斯通電橋，其輸出由旋轉(zhuǎn)扭矩測量系統(tǒng)平衡和調(diào)節(jié)。

該應(yīng)變計的輸出可以直接接線（如果可能）或無線遙測到扭矩測量或 DAQ（數(shù)據(jù)采集）

典型的旋轉(zhuǎn)扭矩測量系統(tǒng)

在旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器本身內(nèi)部，安裝在軸上的應(yīng)變計傳感器的輸出通過滑環(huán)發(fā)送到電子設(shè)備（應(yīng)變計傳感器必須通電）?；蛘?，可以使用無刷或感應(yīng)傳感器連接，從而實現(xiàn)更高的速度和更少的物理磨損，從而從長遠來看減少維護。角度和轉(zhuǎn)速也可以非接觸式測量。

Dewesoft 的 DAQ 系統(tǒng)非常適合測量所有物理參數(shù)，包括扭矩。它們提供隔離信號調(diào)節(jié)，確保低噪聲和高精度數(shù)據(jù)采集。它們還提供高速計數(shù)器/RPM/編碼器輸入，非常適合同時測量軸速度、角度和位置。在 Dewesoft DAQ 系統(tǒng)中，模擬和數(shù)字計數(shù)器數(shù)據(jù)精確同步，這對于每個應(yīng)用都很重要 - 尤其是在進行旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)振動測試時。下一節(jié)將詳細介紹這一點。

DewesoftX 扭轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)振動測試輸出

永久安裝的旋轉(zhuǎn)扭矩測量系統(tǒng)

在上面所示的系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器安裝在電機和制動器之間，每側(cè)均使用聯(lián)軸器。穿過傳感器的軸配備有應(yīng)變計傳感器，用于測量軸上的扭轉(zhuǎn)力。該信號的輸出經(jīng)過調(diào)節(jié)后發(fā)送至 DAQ（數(shù)據(jù)采集）測量系統(tǒng)，或者如果需要監(jiān)控但不記錄數(shù)據(jù)，則僅發(fā)送至數(shù)字顯示或報警系統(tǒng)。

旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器可選配編碼器，可非常準確地輸出軸速度和角度。這些輸出用于扭轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)振動研究。速度測量和角度輸出在測功機應(yīng)用中至關(guān)重要，它們用于計算輸出功率（以或者）和電機效率。