Что такое датчик крутящего момента?

Что такое датчик крутящего момента?

Рисунок 1. Внешний вид датчика крутящего момента

Датчик крутящего момента — это устройство, измеряющее крутящий момент, силу, которая заставляет вал вращаться, как показано на рисунке 1.

Он преобразует небольшое скручивание вала под действием крутящего момента в измеряемый выходной сигнал, отображая значение крутящего момента. Датчики крутящего момента имеют решающее значение в различных сценариях, требующих измерения крутящего момента, включая управление крутящим моментом на производственных линиях и оценку производительности промышленного оборудования.

Хотя его также можно назвать измерителем крутящего момента или измерителем крутящего момента, строгих правил наименования не существует. В этой статье термин «датчик крутящего момента» будет использоваться последовательно независимо от области применения.

• Датчик крутящего момента
  Устройство, используемое в электрических велосипедах и роботах для управления двигателями или роботами на основе обнаруженного крутящего момента.
• Измеритель крутящего момента
  Устройство для измерения крутящего момента затяжки с помощью таких инструментов, как отвертки, и мгновенной проверки значения крутящего момента на дисплее.
• Измеритель крутящего момента
  Устройство для оценки крутящего момента двигателя в установках для испытания двигателей.

Применение датчиков крутящего момента

Датчики крутящего момента обычно используются в электрических велосипедах, где они определяют усилие на педали (крутящий момент), прикладываемое велосипедистом. Затем двигатель обеспечивает необходимую помощь на основе этого крутящего момента, облегчая усилие педалирования.

В промышленных условиях датчики крутящего момента играют важную роль в контроле качества и исследовательских испытаниях.

1. Контроль качества

Датчики крутящего момента в основном используются для:

• Выборочных проверок
  Проверки того, насколько плотно крышки контейнеров запечатаны во время производства.
• Периодических проверок
  Гарантии того, что электрические отвертки на производственной линии работают в пределах ожидаемых параметров перед началом работы.

2. Испытания и исследования

В испытаниях и исследованиях датчики крутящего момента в основном используются для:

• Измерения прочности
  Оценки испытуемых материалов и компонентов на прочность при кручении.
• Оценки производительности двигателя
  Определения производительности двигателя при различных нагрузках.
• Измерения крутящего момента машин
  Измерение крутящего момента в оборудовании, например, роликах ротационного печатного станка, для поиска оптимальных условий эксплуатации.

Принцип работы датчиков крутящего момента

Работа датчиков крутящего момента включает следующие этапы:

1. Крутящий момент прикладывается к валу.
2. Этот крутящий момент вызывает кручение/деформацию вала.
3. Измеряется кручение/деформация вала.
4. Крутящий момент на валу рассчитывается на основе этого измерения.

Измеренное кручение/деформация преобразуется в электрический сигнал, часто усиливаемый усилителем для легкой интерпретации и отображаемый аналого-цифровым преобразователем. Некоторые датчики поставляются с дисплеем для немедленного считывания крутящего момента.

Типы датчиков крутящего момента

Существуют различные методы измерения кручения и деформации вала, из которых следующие четыре являются преобладающими в современных датчиках крутящего момента:

1. Датчик крутящего момента тензодатчика

Рисунок 2. Ось датчика крутящего момента тензодатчика

Этот метод использует тензодатчики для измерения деформации вала из-за изменений электрического сопротивления во время расширения и сжатия. Как показано на рисунке 2, растягивающие и сжимающие напряжения возникают под углами ±45° при приложении крутящего момента, который измеряется тензодатчиками.

2. Емкостный датчик крутящего момента

Этот метод измеряет деформацию вала посредством изменений емкости между двумя электродами на валу, затронутыми его деформацией.

Благодаря более простой конструкции и более короткому валу он широко используется в датчиках крутящего момента роботов.

3. Магнитострикционный датчик крутящего момента

Здесь деформация вала измеряется путем обнаружения изменений индуктивности в катушке из-за обратного магнитострикционного эффекта при приложении крутящего момента, изменяющего магнитную проницаемость.

Преимущества включают в себя возможность бесконтактного измерения, что делает его пригодным для вращающихся валов без нарушения целостности вала.

4. Оптический датчик крутящего момента

Оптический датчик измеряет деформацию вала, обнаруживая изменения в количестве света из-за смещения излучателя и приемника при кручении или искажении.

Другая информация о датчиках крутящего момента

Продукты со встроенным датчиком крутящего момента

Достижения в области технологий привели к миниатюризации датчиков крутящего момента, интеграции их в промышленные продукты. Вот примеры:

1. Двигатель со встроенным датчиком крутящего момента
Объединяет двигатель, редуктор и датчик крутящего момента для компактности и точного измерения крутящего момента для более плавной работы и повышения безопасности за счет обнаружения контакта с человеком.

2. Датчик крутящего момента для роботов

Рисунок 3. Датчик крутящего момента, встроенный в кооперативного робота

Сочлененные роботы со встроенными датчиками крутящего момента, особенно в кооперативных роботах, обеспечивают точное управление силой и обнаружение контакта с человеком или препятствием.