時間:2018-07-18 16:08:21來源:網絡轉載
在很多應用中,例如大功率渦輪機或是藥罐的螺緊力測量中,扭矩都是最重要的測量。原理上講,扭矩是力和力臂的乘積,但是對于高精度扭矩測量來說,尤其是旋轉應用中,需要高精度扭矩傳感器來實現。
本文的應用著重于大型渦輪發動機的扭矩測試,尤其是噴氣發動機。該項目是希望創建一個測試臺,通過獲得的扭矩數據,來對渦輪發動機進行優化,以提高燃油效率。因此獲得精確的扭矩測量數據是本項目的重要組成部分。
測試需要量程為200N.m,1kN.m,2kN.m,和130kN.m的扭矩傳感器。三個小量程的扭矩傳感器具有相同的幾何尺寸,轉速高達22,000RPM。最大的扭矩傳感器的轉速為4,000RPM。和測試臺的其他部分相同,扭矩傳感器需要極為可靠且耐用。因為其往往會運行數個月之久。防止出現某個輸出失敗,每個傳感器都帶有兩個獨立扭矩輸出,并進行備份。
之前,測試臺采用非旋轉扭矩測量技術-一個力傳感器和一個杠桿臂,通過力與杠桿臂的乘積計算出扭矩。這是已經存在了半個世紀的測試技術,其有自己的優勢。例如,校準簡單,過載保護相對容易。但有一個最大的缺點:就是由于力傳感器不在旋轉軸上,無法實現準確對準,
有較大的測量誤差。
這種方式還有另外一個缺點,就是低動態響應(只有20Hz),這是因為測力計的質量會作為一個低通濾波器,會增加扭矩測量的不確定性。另外,測力計必須要安裝在軸承上,轉動會對軸承造成摩擦,需要定期維護。
而現在測量技術只需安裝扭矩傳感器即可,扭矩傳感器由轉子和定子組成,通過無線遙測技術進行供電和數字化信號傳輸,并且由于采用無接觸測量技術,因此是免維護的。
采用在線扭矩傳感器有以下幾個優點。例如,高動態-其響應頻率高達6kHz,可以測量真實動態扭矩。而傳統的杠桿技術的響應頻率僅有20Hz。
另外,無需考慮軸承摩擦和維護的問題。在線傳感器提供更高的動態響應精度。在線扭矩傳感器也有自己的缺點,一個是對中比較困難,另外一個是防止過載。尤其在需要對系統進行標定時,需要修改旋轉軸或是移除扭矩傳感器。
對于類似的應用在設計和開發階段需要更多地考慮。如果傳感器的轉子采用鈦金屬而不是不銹鋼,由于更低的慣性矩,旋轉扭矩傳感器將更有優勢。更輕的鈦金屬以及更短的長度將使驅動系的整體重量更輕。能夠更簡單地避免旋轉軸在測試過程中的“臨界速度”問題。臨界速度(轉速)是一個會使旋轉軸變得不穩定的點,會產生諧波振動。更短,剛度更高,更輕的重量是為了避免不必要的振動和跳動,其會加大測量的不確定性,并增大系統失效的可能性。在線扭矩傳感器一般都采用交流激勵以提高傳感器的抗干擾能力。這將會提高扭矩測量的精度,尤其在非常低的轉速下。
為滿足客戶不同的測試要求,必優傳感網可以為客戶定制扭矩傳感器。包括更高的精度,雙輸出,長度以及非螺栓式等。
無軸承的設計能夠降低客戶的維護費用。兩個應變橋路能夠獲得更高的測量精度。鈦金屬轉子可以減少傳感器重量并提升轉速等級。定制化長度和非螺栓安裝方式可以將臨界速度排除在測量范圍之外。這些方式都可以降低測量的不確定性并提高精度。讓客戶獲取更可靠的數據來提高產品效率。最近,我們已經將定制傳感器的方案進行了標準化,能夠滿足客戶更高精度,更高轉速的多方面要求。
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