扭力感測器

扭力感測器是機械零件，其作用是更好的應變和更大的抗彎剛度。

基本介紹

• 中文名：扭力感測器結構
• 作用：更好的應變和更大的抗彎剛度。
• 時間：上個世紀90年代
• 聯接方式：3中聯接方式

扭力感測器結構

基本上扭力測量彈性體是可以有任何形狀的，但無論何種形狀，它都

必須有光滑的表面用來貼應變計來測量?其形變。常見的軸式測量彈性體的形狀有：實心式、空心式、籠式、和方形軸式，當使用這些設計時，彈性體只會產生扭轉應力。

圖1 常用的扭矩彈性體結構

相比之下，具有相同截面積的管狀（空心）測量彈性體能夠提供較大的彎矩，特別是一些扭力測量範圍很大的感測器，通常是使用一個實心的正方形截面軸，這種方式簡單而且貼片方式非常容易。

其它測量彈性體的形式有：輪輻式、徑向剪下式等，所施加的扭力會在測量彈性體上生成剪下方向的應力，特別是對一些較小的扭力而言，十

字型的測量彈性體能夠提供更好的應變和更大的抗彎剛度。

圖2 T10F扭力測量彈性體

如今，以上的這些彈性體的測量形式已經無法滿足扭力感測器在功率測試

台上的要求。這就是為什麼在上個世紀90年代，HBM作為首家扭力感測器

的製造商，引入了扭力感測器的剪下原理的原因。見圖1右側第二行

這種特有的原理被稱為半梁，此種剪下形式則可以用於專業計量使用。四個放射狀的I型（輪輻剪下）的梁被設計在T10F扭力法蘭中。這不僅在測量技術方面有較大的優點，並在垂直於測量方向的橫向剛性也給出

了很好的比例關係。圖1給出了如今最常見的測量彈性的形狀。

利用剪下原理，謹慎的選擇應變片的位置和彈性體的幾何形狀，在可調整?

圖3 T10FS扭力感測器彈性體

範圍內充分利用扭力法蘭的特性。圖2為HBM公司的T10F系列扭力感測器

測量彈性體。

扭力感測器安裝?

在扭力感測器的聯接上，HBM提供了3中聯接方式。

· DIN 3121 標準(機動套筒扳手轉動四方頭)

·夾緊聯接

法蘭螺栓聯接

HBM 提供不同型號扭力感測器的聯軸器，結合實際的測試，HBM也提供更多的快速聯接方式。為了讓客戶方便的進行扭力感測器聯接，HBM還有許多不同的摩擦鎖緊和防松鎖緊設計，以減少縱向力、徑向力、彎矩對扭力感測器的影響。

安裝扭力感測器和聯軸器後必將會導致系統動平衡的改變，這在高速運行時可能會出現問題。儘可能的在準備運行之前的情況下調首先調整動平衡。

四方頭套筒聯接

HBM扭力感測器的聯接接頭是遵照DIN 3121標準設計的，這個標準所包含的規格主要涉及到機動套筒扳手轉動四方頭的規格，國際標準尺寸遵照ISO 1174-2的標準。目前可用的聯接有F外方頭，G內方頭， H內方頭，並且同時帶有銷釘孔。這些方頭都是鎖定聯接，因此它們不適合扭力方向發生改變的扭力測量。（詳細見HBM扭力感測器T4 技術資料）

夾緊聯接

夾緊聯接是建立在摩擦型鎖緊的基礎上，根據設計和套用要求的不同，HBM 建議此類聯接用於徑向緊力單一的場合，這裡對感測器軸端的要求也是比較嚴格的。

法蘭螺栓鎖緊

法蘭聯接是在HBM扭力感測器上通過摩擦鎖緊而施加扭力，這不僅確保了法蘭傳導超大扭力時不會有任何問題，而且特別重要的是-------動態扭力被正確的施加在了扭力感測器上。緊固螺栓被按一定的間隔均勻的分布在法蘭上，以確保壓力的均勻，所有的扭力能夠作為一個整體進行傳輸。

緊固螺栓的數量取決於扭力感測器的額定扭力，由於需要進行標準化，法蘭扭力軸上的螺栓孔遠比實際需要的要多。這種情況下，一些孔位就被空閒出來，但必須間隔相同的孔位插入緊固螺栓。

帶軸承的扭力感測器

對於帶軸承的扭力感測器定子，由軸承將彈性體在軸向和徑向進行固定，這種形式被使用在：

運行速度能夠在滾珠軸承的承受範圍之內

很多軸式扭力感測器的設計必須帶有軸承

後一種情況基本適用於帶滑環的軸式扭力感測器。T20WN型號的軸式感測器則大大減少了非接觸式傳輸測量信號和供電電源時所需要的成本。由於傳輸的間隙非常小，這使的電源傳輸不會改變。

當正確的安裝扭力，把要測的扭力套用到指定的位置（測量點），軸承的滾動摩擦對測量結果的影響是非常小的。在T20WN/2N.m的扭力感測器中，軸承摩擦產生的扭力大約為0.00005N.m。

帶軸承的軸式扭力感測器的定子只要很輕的力就可以防止它轉動，內置的軸承通常只支撐定子的重量，因此軸承不會受到很大的磨損。然而，根據相關設備的聯接類型，軸承的負載能力也是會被標出的，其中一邊會讓其作為支撐軸承使用。特質的低摩擦係數的軸承可以保證其在很長一段時間內免維護運行（T20WN的運行時間至少為20,000小時以上）。

非接觸式和無軸承的扭力感測器

在高速運行的扭力感測器，定子和旋轉測量彈性體是沒有任何機械接觸的。測量彈性體被恰當的安裝在軸系中，定子則被安裝在台架上。由於結構中沒有了磨損件，所以除了光學的測速系統意外，扭力感測器是免維護和無磨損的。

在運輸過程中，一些緊固件環繞在T32FN的定子上，以保證感測器的運輸安全並在安裝過程中起到輔助作用。T34FN也有一些對中元件在裝備中起到一定的輔助作用。同樣，輔助裝配也被在T10FS的法蘭式扭力感測器上得到套用。輔助裝配不會導致定子和轉子在安裝後變形或拉伸。