Измерение крутящих моментов

Механические преобразователи крутящего момента применяются, в основном, в стендах, предназначенных специально для измерения крутящих моментов.

Рис. 5.7. – Механический преобразователь крутящего момента

Под действием крутящего момента М и момента сопротивления Мс в опорах шестерни 3 возникает реакция R, пропорциональная измеряемому моменту. Рычаг 1, в котором расположены опоры шестерни 3, опирается одним концом на динамометр 2, с помощью которого измеряется крутящий момент.

Тензорезисторный преобразователь крутящего момента имеет широкий диапазон измерения (от 10 Нм до 50 Кнм).

Рис. 5.8. – Тензорезистроный измерительный преобразователь крутящего момента

Цилиндрический чувствительный элемент 7 закручивается под действием приложенного к нему момента. Возникающие при этом деформации служат мерой крутящего момента на валу 1 и воспринимаются тензорезисторами 3, которые приклеивают к чувствительному элементу под углом 45 град. И включают в мостовую схему через контактные кольца 2 и съемные щетки 6, прижимаемые к кольцам пружинами 5.

Бесконтактный индуктивный измерительный преобразователь крутящего момента состоит из ротора и статора.

Рис. 5.9. – Бесконтактный индуктивный измерительный

преобразователь крутящего момента

Ротор состоит из торсионного вала 6, к которому при помощи трех дисков 7 из немагнитной стали крепятся три цилиндра 3, 1 и 5 из мягкой магнитной стали. Эти цилиндры являются частями магнитопроводов, разъединенными зазорами δ1 и δ2 между косыми зубцами. При нагрузке 1 и 5 смещаются относительно цилиндра 3, при этом один из зазоров увеличивается, а другой уменьшается, за счет чего изменяется магнитное сопротивление магнитопровода и соответственно изменяется сопротивление цепи измерительных катушек 2 и 4, которые соединены по дифференциальной схеме.

Фотоэлектрический измерительный преобразователь момента состоит из торсионного вала 1, на котором закреплены диски 8 с радиальными прорезями, которые вращаются вместе с валом. На статоре неподвижно укреплены: источник света 5, диафрагмы 3 и 6 с узкой щелью и фотоэлементы 2 и 7. При приложении крутящего момента происходит сдвиг щелей и освещение обоих фотоэлементов будет неодновременным, вследствие чего их фототоки будут сдвинуты по фазе, которые измеряются с помощью измерительной схемы 4.

Рис. 5.10. – Схема фотоэлектрического измерительного

преобразователя крутящего момента

Измерение мощности

Наиболее часто используются измерительные преобразователи мощности, основанные на эффекте Холла.

Эффе́кт Хо́лла — явление возникновения поперечной разности потенциалов (называемой также Холловским напряжением) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле.

Рис. 5.11 – Схема измерительного преобразователя мощности,

основанного на эффекте Холла

Пластинка преобразователя 1 помещается в зазоре ферромагнитного сердечника 2. Одна пара электродов включена на напряжение, снимаемое с трансформатора тока 3, и поэтому через элемент Холла протекает ток, пропорциональный току статора двигателя. При этом напряжение, снимаемое со второй пары электродов, пропорционально мощности. Блок 4 обеспечивает регулировку фазовых отношений в цепи преобразователя.