扭矩的测量方法和原理

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1、扭矩的测量方法和原理目前测量扭矩值主要采用非电量电测法，将应变片直接粘贴在传动轴的表面上，组成测量电桥，见图1。　　用相应的测量系统测量由于扭矩作用所产生的剪应变或剪应力，从而计算出扭矩值。其优点是可直接测量传动轴的扭转变形，减少了由主电机功率和转速推算的间接影响因素。图1　传动轴扭矩测量的布片和组桥图Fig.1　Straingagedistributionandbuilingbridgebytorquemeasuringonadrivingaxis　　由材料力学可知，扭矩的计算公式为M＝τW　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1)式中　M——传动轴承受的扭矩；　　　τ——传动轴承受

2、的剪切力；　　　W——抗扭断面系数(对实心圆轴)。式中　D——传动轴直径。则　　　　M＝0.2τD3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3)　　因扭转作用在与轴体轴线成±45°方向的轴体表面上产生最大主应力σ1和最小主应力σ3，其绝对值均等于最大剪应力τ，即根据虎克定律，剪应力为式中　E——传动轴材料的弹性模量；　　　μ——传动轴材料的泊桑比；　　　ε——传动轴的应变。由式(3)可知，扭矩与应变呈线性关系。　　扭矩测量的关键是解决信号的传输问题。目前常用的扭矩信号传输方式包括有线传输和无线传输两种。有线传输是使用滑环和电刷等将传动轴上的电信号引出给测

3、量仪器。冶金测量车所配置的是无线传输，该系统见图2。传动轴上的机械应变引起贴在轴上的应变片的电阻发生变化，使其电桥失衡，产生与扭矩值成正比的电压。该电压通过振荡器(运用频率调制的原理)转换成与扭矩值成正比的输出频率，其信号从发送线圈送到接收线圈，经鉴别器把信号解调并转换成电压信号进行记录和显示。测量电桥、振荡器和发送线圈均安装在被测轴上随轴旋转，避免了旋转轴引线困难和接触滑环的接触电阻的影响。图2　扭矩测量框图Fig.2　Blockdraftofthetorguemeasurement1—应变电桥；2—振荡器；3—发送线圈；4—接收线圈；5—鉴别器；6—计算机；7—传动轴