Какие требования предъявляются к датчикам крутящего момента?

К датчикам предъявляют следующие требования:

1) область измерения должна соответствовать рабочему диапазону значений крутящего момента,

2) изменение частоты вращения не должно влиять на измерения,

3) должно быть исключено влияние дополнительных напряжений сжатия, изгиба и центробежных сил.

Как устанавливать тензодатчики на малой длине измерительного участка?

Тензодатчики соединяются в схему моста, точки питания и диагонали которого выведены через коллекторные кольца 1 с щетками (рис.35). Расположение тензодатчиков 2 под углом 45° к оси вала практически компенсирует искажающее влияние изгиба, сжатия и температуры. Напряжение в диагонали моста 3 пропорционально крутящему моменту. Если одновременно измерять частоту вращения и ввести результаты обоих измерений в схему умножителя, то можно получить значения мощности на валу.

Как измерить крутящий момент на большой длине измерительного участка?

Н а концах участка вала длиной L устанавливают два тахогенератора переменного тока по возможности с одинаковыми зависимостями напряжения от частоты вращения. Передаточное отношение i и число пар полюсов р также должны быть одинаковыми. Получают два напряжения, пропорциональные частоте вращения.

Угол между фазами этих напряжений φ пропорционален углу скручивания γ, а следовательно, и крутящему моменту.

С помощью уравнительного резистора оба напряжения приводятся к одинаковому значению u₁=u₂. Тогда при последовательном соединении (рис.36,а) получают дифференциальное напряжение

Uо=2u sin φ/2.

Для малых углов sin φ=φ, поэтому м_о=м_р (рис.36,б). Дифференциальное напряжение ид выражает передаваемую мощность.

Для измерения крутящего момента применяют схему, в которой индуктивная нагрузка L и резистор Ra включены последовательно (рис.37).

Считая, что Ra очень мало по сравнению с индуктивным сопротивлением Wi, получаем La=UoRa/w.

Напряжение пропорционально передаваемой мощности, т.е. U=kMw,

где k — коэффициент пропорциональности.

Таким образом, напряжение Ua пропорционально крутящему моменту.

Как измерить крутящий момент при бесконтактном снятии сигналов?

Измерение крутящего момента при бесконтактном снятии сигналов с вала применяется в датчиках следующей конструкции. Две шестерни из ферромагнитного материала закрепляют на валу на расстоянии l друг от друга. В статорах находятся постоянные магниты с обмотками, полюсные башмаки которых имеют форму зубцов. Последовательно соединяя обмотки нескольких датчиков, установленных по периметру шестерен (см.рис.30), получают суммирование напряжений, индуктируемых при вращении шестерен. Затем суммарное напряжение преобразовывается в импульсы прямоугольной формы. Эти импульсы от обеих шестерен подаются в схему вычитания. В результате получаются прямоугольные импульсы, ширина которых пропорциональна фазовому углу, т.е. крутящему моменту. В схеме умножения вырабатывается напряжение, пропорциональное мощности.

Преимущество устройств с большой длиной измерительного участка заключается в том, что влияние модуля упругости учитывается на большом участке.

Что представляет собой магнитно-эластичные датчики?

П ринцип измерения основан на зависимости коэффициента проницаемости Хи ферромагнитного материала от механического напряжения. В направлении действия силы коэффициент проницаемости материала уменьшается, в перпендикулярном направлении немного увеличивается. При изменении направления силы на противоположное происходит обратное явление. На рис.38, а показано сечение магнитно-эластичного датчика по одной из пластин железа 1. Между отверстиями 2, через которые проходят витки обмоток, в направлении действия силы F образуется разгруженная зона.

Магнитный поток в этой области почти не изменяется. Элемент датчика, состоящий из железных пластин, имеет то преимущество, что обмотки пронизываются магнитным потоком по всей своей длине, и выходное напряжение не зависит от неравномерного распределения нагрузки. Первичная 1 и вторичная 2 (рис.38,б) обмотки выполнены таким образом, что при отсутствии действующих сил противоположно направленные магнитные поля компенсируют друг друга и на выходе получается нуль. При наличии сил магнитные линии изменяют свою форму, так как в горизонтальной области между отверстиями уменьшается относительная магнитопроницаемость. При наиболее высоких нагрузках поток, пересекающий вторичную обмотку, достигает почти 20% общего потока. Напряжение V во вторичной обмотке пропорционально действующей силе. У границы же диапазона измерений линейность этой зависимости нарушается. Напряжение достигает таких значений, что показывающие приборы могут не иметь усилителей.

Принципиальная схема включения датчика В приведена на рис.38,6.