扭矩傳感器是一種用于檢測軸系統(tǒng)扭矩的精密測量儀器，分為靜態(tài)和動態(tài)。動態(tài)扭矩傳感器可以連續(xù)測量正反轉矩，也可以用于靜態(tài)測量。例如，在校準動態(tài)扭矩傳感器時，采用靜態(tài)測量。校準試驗機采用懸臂結構，通過增加重量校準扭矩傳感器的精度，出具驗證書；靜態(tài)扭矩傳感器不能用于動態(tài)測量。此外，動態(tài)扭矩傳感器可以選擇速度測量功能來計算功率。
目前，優(yōu)質扭矩傳感器是進口的，國內扭矩傳感器也有優(yōu)質品牌。然而，無論是進口還是國內，安裝和使用不當都可能導致測量結果精度低，甚至扭矩傳感器損壞。因此，本文討論了扭矩傳感器的工作原理和安裝方法，特別是選擇不同安裝方法的扭矩傳感器聯(lián)軸器，以指導工程設計人員使用扭矩傳感器。
扭矩傳感器的常見工作原理。
動態(tài)扭矩傳感器按信號傳輸方式可分為接觸測量和非接觸測量，兩者都應克服旋轉絞線的問題。在動態(tài)測量過程中，測量元件需要將信號線從旋轉軸引出到固定殼體的控制電路進行信號處理。若由集流環(huán)和碳刷(類似于電機電刷)引出，則為接觸式；若采用電、磁、光傳感原理，則直接傳輸信號號而不是集流環(huán)和碳刷，即非接觸測量，下面會詳細說明。根據(jù)材料力學，當一個軸施加扭矩時，會導致扭矩變形，包括兩個物理量，一個是扭轉角，另一個是最大剪切應力或應變；只要測量其中一個，軸系的扭矩就可以根據(jù)相關的計算公式獲得，所以根據(jù)這個測量原理，可以分為扭轉角測量和應變測量。
1.1應變測量原理。
最傳統(tǒng)的應變測量方法是粘貼電阻應變片。隨著科學技術的發(fā)展，除了電阻應變片，還有許多新方法，如聲表波測應變、壓電測應變和致伸縮效應測應變，但其測量本質是獲得應變值。
傳統(tǒng)的電阻應變片扭矩傳感器將應變片組成橋，粘貼在彈性軸上45°和135°。當彈性軸扭矩時，扭轉變形會導致橋梁電阻的變化，應變橋梁電阻的變化會轉化為電壓信號的變化。從旋轉軸傳輸?shù)焦潭んw的信號主要包括碳刷接觸、電磁感應和無線傳輸。
1.2角度測量原理。
磁感測量原理。
安裝扭矩傳感器時的注意事項。
不同安裝結構的扭矩傳感器選擇不同的聯(lián)軸器，對其精度和使用壽命有很大影響。
由于加工基準不同，兩個軸端在裝配過程中不可避免地會出現(xiàn)軸偏差，包括徑向偏差、軸向偏差和角度偏差。
扭矩傳感器的結構形式。
動態(tài)扭矩傳感器主要采用普通鍵連接、法蘭連接、光軸夾緊軸套等安裝方式。調整同軸度，然后再安裝扭矩傳感器。雖然彈性聯(lián)軸器可以補償安裝誤差，但一旦軸系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，負載變形或高速運行引起的振動變形會加劇不同的軸度。因此，為了使聯(lián)軸器在可補償誤差范圍內工作，延長聯(lián)軸器的使用壽命，必須將同軸度調整到更好的范圍，一般小于0.05毫米。不同結構的扭矩傳感器選擇不同的聯(lián)軸器。
常見的聯(lián)軸器包括剛性聯(lián)軸器和柔性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器不具備補償同軸度誤差的能力，而柔性聯(lián)軸器具有補償同軸度誤差的能力，包括軸向誤差、徑向誤差和角度誤差。剛性聯(lián)軸器連接兩個軸后，如果同軸度不好，會使軸強制彎曲變形，對軸承等支撐部位施加額外載荷，增加軸系的撓度，高速增加系統(tǒng)振動。柔性聯(lián)軸器分為半耦合(單彈體)和全耦合(雙彈體)。半耦合只補償軸向和角度偏差。全耦合可以補償軸向誤差、徑向誤差和角度向差。常見的半耦合聯(lián)軸器是單膜聯(lián)軸器，其余為全耦合。
聯(lián)軸器分為軸式無底座扭矩傳感器、軸式無底座扭矩傳感器和法蘭扭矩傳感器。
軸式無底座扭矩傳感器。
無底座扭矩傳感器有兩種安裝方式。一種是使用兩個單耦合聯(lián)軸器，如單膜聯(lián)軸器。二是扭矩傳感器一端采用剛性連接，另一端采用彈性柱銷聯(lián)軸器、梅花聯(lián)軸器、雙膜聯(lián)軸器等雙耦合聯(lián)軸器。
軸帶底座扭矩傳感器。
安裝時，底座用螺釘固定在底座上，扭矩傳感器兩端的軸承支撐；兩個軸端都有固定約束，包括角偏、徑偏和軸偏，因此每個軸端都需要一個全耦合(雙彈體)聯(lián)軸器，如雙膜聯(lián)軸器。
法蘭扭矩傳感器。
該扭矩傳感器由法蘭和外殼組成，兩者分離。法蘭與軸系統(tǒng)連接，外殼固定在底座上傳輸數(shù)據(jù)。其聯(lián)軸器的選擇可選無座扭矩傳感器，即一端剛性連接時，另一端采用雙膜聯(lián)軸器等全耦合(雙彈體)連軸器；或者兩端采用半耦合(單彈體)。
綜上所述，當扭矩傳感器的軸端完全受到約束時，選擇全耦合(雙彈體)連軸器；軸端可以自由選擇兩個半耦合(單彈體)聯(lián)軸器，或者一端剛性連接，另一端選擇全耦合(雙彈體)連軸器。
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