Wie werden die Drehmomente des Zählmotors gemessen?

Wie werden die Drehmomente des Zählmotors gemessen?

Das Drehmoment ist ein wichtiger Parameter bei der Motorprüfung. Insbesondere bei der Bewertung des Motorwirkungsgrades ist das Drehmoment eine unverzichtbare Messung. Die Genauigkeit der Drehmomentmessung steht in direktem Zusammenhang mit der Richtigkeit der Bewertung der Motoreffizienz. Die derzeit verwendeten Drehmomentmessverfahren können in ein Gleichgewichtsverfahren, ein Übertragungsverfahren und ein Energieumwandlungsverfahren nach dem Messprinzip unterteilt werden.

Zuerst die Balance-Methode

Für eine mechanische Getriebekomponente in einem einheitlichen Arbeitszustand muss ein Paar von Drehmomenten T und T 'gleichzeitig auf der Hauptwelle und dem Körper vorhanden sein, und die beiden sind gleich groß und entgegengesetzt. Das Verfahren zum Messen von T an der Hauptwelle durch Messen von T 'am Körper wird als Ausgleichskraftverfahren bezeichnet. Sei F die Kraft am Arm und L die Länge des Armes, dann ist T '= LF. T 'und T können durch Messen der Kraft F und des Kraftarms L erhalten werden. Der Vorteil der Ausgleichskraftmethode besteht darin, dass kein Problem bei der Übertragung des Drehmomentsignals besteht und die Kraft F auf den Kraftarm leicht zu messen ist; Der Nachteil ist, dass der Messbereich auf den Betriebszustand mit gleichmäßiger Geschwindigkeit beschränkt ist und die Messung des dynamischen Drehmoments nicht abgeschlossen werden kann.

Zweitens die Übertragungsmethode

Das Übertragungsverfahren verwendet einen bestimmten Grad an Änderung der physikalischen Parameter des elastischen Elements, wenn das Drehmoment übertragen wird. Das Drehmoment wird unter Verwendung dieser Drehmomentänderung gegenüber dem Drehmoment gemessen. Entsprechend verschiedenen physikalischen Parametern kann das Übertragungsverfahren weiter unterteilt werden in magnetoelastische Spannung, Dehnung, Vibrationsdraht, fotoelektrische Spannung usw. Das Stromübertragungsverfahren wird am häufigsten auf dem Gebiet der Drehmomentmessung verwendet.

1. Photoelektrisches Drehmomentmessverfahren

Zwei scheibenförmige Gitter mit der gleichen Anzahl von Öffnungen sind an der Drehwelle befestigt, und das fotoelektrische Element und die feststehende Lichtquelle sind jeweils auf beiden Seiten des Gitters befestigt. Wenn die rotierende Welle kein Drehmoment hat, sind die hellen und dunklen Streifen der beiden Gitter versetzt, wodurch der optische Pfad vollständig blockiert wird. Das Licht trifft nicht auf das lichtempfindliche Element und gibt kein elektrisches Signal aus. Wenn das Drehmoment wirkt, erzeugt der Querschnitt der beiden scheibenförmigen Gitter einen relativen Drehwinkel, und die hellen und dunklen Streifen überlappen sich teilweise, und ein Teil des Lichts tritt durch das Gitter zu dem lichtempfindlichen Element, um ein elektrisches Signal auszugeben. Je größer das Drehmoment ist, desto größer ist der Torsionswinkel. Je größer die Intensität des Lichts ist, das auf das lichtempfindliche Element fällt, desto größer ist das elektrische Ausgangssignal. Das gemessene elektrische Ausgangssignal kann die Größe des aufgebrachten Drehmoments messen.

Das Verfahren hat die Vorteile einer schnellen Reaktionsgeschwindigkeit und Echtzeitüberwachung des Drehmoments; Die Nachteile sind komplizierte Struktur, schwieriger statischer Standard, schlechte Zuverlässigkeit, schlechte Entstörungsfähigkeit und die Messgenauigkeit wird stark durch Temperaturänderungen beeinflusst. Diese Methode eignet sich nicht für Drehmomentmessungen nur für Anlaufwellen und Wellen mit niedriger Drehzahl.

2. Magnetoelektrisches Drehmomentmessverfahren

Auf der elastischen Welle sind zwei identische Zahnräder montiert, der Magnetkern und die Spule bilden ein Signalerfassungssystem, und zwischen der Zahnspitze und dem Magnetkern ist ein kleiner Spalt vorhanden. Wenn sich die Welle dreht, werden in den beiden Spulen jeweils zwei alternierende elektromotorische Kräfte induziert. Die elektromotorische Wechselkraft hängt nur von der relativen Position und der Kreuzungsposition der Magnetkerne der zwei Zahnräder ab, und der entsprechende Drehmomentwert kann durch Erfassen der Größe der elektromotorischen Kraft erhalten werden.

Das Verfahren hat die Vorteile hoher Präzision, niedriger Kosten und zuverlässiger Leistung und ist eine berührungslose Messung, dh es sind keine Stromversorgung und keine Zwischenübertragungsverbindung erforderlich; Der Nachteil ist, dass der Aufbau kompliziert ist, die Frequenzantwort begrenzt ist, die Herstellung schwierig ist, die Reaktionszeit lang ist und der entsprechende Sensor. Die Größe und Qualität sind groß, und das Signal ist bei niedrigen Geschwindigkeiten klein und schwer zu balancieren hohe Geschwindigkeiten. Die magnetoelektrische Drehmomentmessung eignet sich zur Messung eines Drehmoments, das einen großen Winkelversatz erzeugt, und ist in der Lage, ein Start- und ein Drehmoment mit niedriger Drehzahl zu messen. Aufgrund seiner schlechten dynamischen Eigenschaften ist es nicht für die Drehmomentmessung von schnell drehenden Wellen geeignet.

3. Vibrationsdraht-Drehmomentmessverfahren

Unter Verwendung der Funktion der Eigenfrequenz der schwingenden Saite und der Spannung wird die Kraft in eine elektrische Größe umgewandelt, und der elektrische Größenwert wird zuerst in die Kraft umgewandelt, und dann wird der entsprechende Drehmomentwert berechnet.

Das Gebrauchsmuster hat den Vorteil, dass die Getriebewelle direkt als Torsionsachse zur Messung verwendet werden kann; der Frequenzsignalübertragungsmodus wird angenommen und die Entstörungsleistung ist gut; der Sensorteil ist von der Kraftmessachse getrennt, was zur Messung auf einem Schiff oder einem Fahrzeug geeignet ist; Der Nachteil ist, dass die Struktur komplex ist und die Empfindlichkeit gering ist. Die Messgenauigkeit ist gering und die elastische Verformung der elastischen Welle muss hoch sein. Diese Methode eignet sich für die Drehmomentmessung großer Wellen und nicht für schnelllaufende Wellen.

4. Magnetisches elastisches Drehmomentmessverfahren

Die magnetoelastische Drehmomentmessung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verwenden des magnetoelastischen Effekts von ferromagnetischen Materialien und anderen Legierungsmaterialien, um eine Drehmomentmessung zu erreichen. In dem Magnetfeld wird ein Drehmoment auf die elastische Achse des ferromagnetischen Materials aufgebracht, und die Änderung der magnetischen Permeabilität wird reflektiert. Die Magnetisierung des ferromagnetischen Materials ändert sich, so dass das Drehmomentsignal durch Messen der Änderung der magnetischen Permeabilität erhalten werden kann.

Das Verfahren hat die Vorteile einer hohen Empfindlichkeit, einer guten Stabilität, einer berührungslosen Messung, einer großen Ausgangsleistung, einer schnellen Ansprechgeschwindigkeit, einer guten Überlastfähigkeit, einer bequemen Installation und Verwendung, einer starken Entstörungsfähigkeit, einer einfachen Struktur und einer Schaltung und kann in rauen Umgebungen arbeiten Umgebungen. Der Nachteil besteht darin, dass es einen Fehler "Bogenmodulation" gibt, der seine Anwendung einschränkt. Die entlang des Umfangs der Torsionsachse verteilte magnetische Permeabilität weist eine inhärente Abweichung auf und ihre Messgenauigkeit ist relativ gering. Es wird nur der Spannungswert des Materials der magnetostriktiven Schicht gemessen, und der erforderliche Drehmomentwert ist immer noch fehlerhaft. Magnetoelastische Drehmomentmessverfahren werden in Seekraftwerken, Stahlwalzwerken, Ölbohranlagen und CNC-Lokomotiven häufig eingesetzt.

5. DMS-Drehmomentmessung

Das Drehmoment führt zu einer gewissen Belastung der Antriebswelle, und diese Belastung ist proportional zur Größe des Drehmoments. Daher kann der Widerstands-Dehnungsmessstreifen verwendet werden, um das entsprechende Drehmoment zu erfassen. Eine Torsionsverformung tritt auf, wenn die Antriebswelle einem Drehmoment ausgesetzt ist. Die maximale Scherbeanspruchung wird in einem Winkel von 45 ° zur Achse erzeugt, und der Widerstandsdehnungsmessstreifen wird in dieser Richtung angebracht, um das von der Antriebswelle aufgenommene Drehmoment zu erfassen.

Die Vorteile des Drehmomentmessverfahrens für Dehnungsmessstreifen sind eine einfache Struktur, hohe Empfindlichkeit, starke Anpassungsfähigkeit, geringe Kosten, einfache Bedienung, ausgereifte Technologie, großer Anwendungsbereich, hohe Messgenauigkeit, schnelle Reaktion, stabile und zuverlässige Leistung, gute Temperaturkompensationsleistung und Anpassungsfähigkeit. Hartes Umfeld; Die Nachteile sind Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Klebstoff und andere Faktoren, die die Genauigkeit der Messung beeinflussen. Die Entstörungsfähigkeit ist schlecht. Dieses Verfahren ist nicht für die Drehmomentmessung von schnellaufenden Wellen geeignet.

Drittens die Energieumwandlungsmethode

Die Energieumwandlungsmethode bezieht sich auf die indirekte Messung des Drehmoments durch Messung anderer Parameter wie Wärmeenergie und elektrische Energie gemäß dem Energieerhaltungssatz. Derzeit ist das elektronische Drehmomentmessgerät TN4000 von Galaxy Electric das Prinzip zur Messung des Motordrehmoments. Das elektronische Drehmomentmessgerät TN4000 verwendet das Energieerhaltungsgesetz zur Messung des Drehmoments durch hochpräzise Messung elektrischer Parameter, Temperatur, Geschwindigkeit und anderer Parameter. Der elektronische Drehmomentmesser TN4000 ist ein umfassendes Instrument, mit dem nicht nur das Drehmoment, sondern auch die Spannung des Motors leicht gemessen werden kann. Parameter wie Strom, Leistung und Geschwindigkeit können genau gemessen werden, und für die Drehmomentmessung sind keine zusätzlichen Kupplungen erforderlich, was die Schwierigkeit des Feldbetriebs verringert.