如果您還記得物理課上的內(nèi)容， 力 是一種隨時(shí)間改變物體運(yùn)動(dòng)的輸入。例如，簡(jiǎn)單的線性力可以推動(dòng)（或拉動(dòng)）處于靜止?fàn)顟B(tài)的質(zhì)量，通過隨時(shí)間加速來改變其速度。扭矩是使物體繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的力。因此，扭矩是一種“扭轉(zhuǎn)力”，也稱為 旋轉(zhuǎn)力。
扭矩示意圖
扭矩最明顯的例子是汽車的傳動(dòng)軸。電機(jī)在該軸中能夠產(chǎn)生的扭矩大小決定了汽車的工作能力。扭矩是一個(gè)矢量，意味著它沿某個(gè)方向作用。
扭矩是一種“扭轉(zhuǎn)力”，旨在旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸、螺桿、螺栓或車輪。
扭矩也可以稱為力矩或 力矩。扭矩通常用符號(hào)給出 （希臘小寫字母“t”）。扭矩（力矩）的 SI 導(dǎo)出單位是 （牛頓米）。
在美國，扭矩通常以英尺磅表示（）。轉(zhuǎn)換 到 ，簡(jiǎn)單地劃分 值 1.356。
扭力表示
在設(shè)計(jì)、調(diào)試和排除各種機(jī)器故障時(shí)，測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械扭矩至關(guān)重要。了解軸、螺旋槳或其他旋轉(zhuǎn)部件的真實(shí)機(jī)械扭矩是了解其是否符合規(guī)格的唯一方法。
在某些應(yīng)用中，始終了解扭矩是至關(guān)重要的，以防止可能導(dǎo)致系統(tǒng)損壞或故障的潛在危險(xiǎn)的過大扭矩。扭矩測(cè)量是預(yù)測(cè)性維護(hù)的重要組成部分。
直升機(jī)后旋翼的驅(qū)動(dòng)軸扭矩測(cè)試
扭矩有兩種旋轉(zhuǎn)扭矩和反作用扭矩：
? 旋轉(zhuǎn)扭矩：又稱為旋轉(zhuǎn)或動(dòng)態(tài)扭矩
? 反作用扭矩：又稱為固定扭矩或靜態(tài)扭矩
軸、渦輪機(jī)和輪子等繞軸旋轉(zhuǎn)多次（或無休止）的物體具有旋轉(zhuǎn)或“旋轉(zhuǎn)”扭矩。
施加到物體上的靜力稱為反作用力或固定扭矩。例如，當(dāng)您將凸耳扳手放在螺栓上然后嘗試擰緊它時(shí)，您正在向其施加反作用扭矩。即使螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)不多或根本沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，反作用扭矩仍然存在。在這種情況下，扭矩是在不到一轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)測(cè)量的。
扭矩可以間接和直接測(cè)量。如果您知道電機(jī)效率和軸轉(zhuǎn)速，則可以使用功率計(jì)來估計(jì)扭矩。這是測(cè)量扭矩的間接方法。
測(cè)量扭矩的更好、更準(zhǔn)確的方法是使用直接方法，使用反作用扭矩傳感器或旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器。有什么區(qū)別？
反作用扭矩傳感器測(cè)量靜態(tài)或非旋轉(zhuǎn)扭矩。
扭矩大師
反作用扭矩傳感器的一個(gè)很好的例子 是扭矩扳手。該工具用于確保對(duì)螺栓、螺母或其他緊固件施加正確的扭矩。扳手的底座可以調(diào)節(jié)所需的扭矩量，當(dāng)操作員施加力時(shí)，當(dāng)達(dá)到正確的扭矩時(shí)會(huì)發(fā)出咔噠聲。這些通常被稱為“咔噠”扭矩扳手，它們提供多個(gè)可調(diào)節(jié)的設(shè)定點(diǎn)。
數(shù)字扭矩扳手具有針規(guī)或數(shù)字顯示器，可顯示所施加的扭矩。一些電子模型，特別是那些用于工廠工作的電子模型，具有存儲(chǔ)每個(gè)操作的存儲(chǔ)器，用于記錄和質(zhì)量控制目的。
反作用扭矩傳感器使用基于石英的壓電傳感器或應(yīng)變計(jì)傳感器來測(cè)量扭矩。扭矩扳手和扭矩螺絲刀有多種類型和變型。
旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器是 將旋轉(zhuǎn)扭矩轉(zhuǎn)換為我們可以測(cè)量、顯示、分析和存儲(chǔ)的輸出的傳感器。旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器用于電機(jī)扭矩測(cè)試臺(tái)、內(nèi)燃機(jī)測(cè)試、電動(dòng)機(jī)測(cè)試、傳動(dòng)軸、渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等。
測(cè)量扭矩有直接法和間接法兩種。
? 間接扭矩測(cè)量方法可以更便宜且更容易在現(xiàn)有軸上實(shí)施，但它們不如直接扭矩測(cè)量準(zhǔn)確。如果您知道電機(jī)的效率，并且可以測(cè)量其軸速度和電流消耗，則可以通過這種方式估計(jì)扭矩。
? 直接扭矩測(cè)量方法比間接方法更準(zhǔn)確。其中大多數(shù)涉及使用安裝在驅(qū)動(dòng)軸上的應(yīng)變計(jì)。該傳感器直接測(cè)量軸本身的扭轉(zhuǎn)力。
應(yīng)變計(jì)粘合到驅(qū)動(dòng)軸上。旋轉(zhuǎn)力的施加導(dǎo)致軸扭轉(zhuǎn)。
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸時(shí)，它會(huì)輕微扭轉(zhuǎn)。由于鋼的硬度，肉眼無法看到扭曲，但可以通過粘合到軸上的應(yīng)變計(jì)來檢測(cè)。四個(gè)儀表的排列包括一個(gè)惠斯通電橋，其輸出由旋轉(zhuǎn)扭矩測(cè)量系統(tǒng)平衡和調(diào)節(jié)。
該應(yīng)變計(jì)的輸出可以直接接線（如果可能）或無線遙測(cè)到扭矩測(cè)量或 DAQ（數(shù)據(jù)采集）
典型的旋轉(zhuǎn)扭矩測(cè)量系統(tǒng)
在旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器本身內(nèi)部，安裝在軸上的應(yīng)變計(jì)傳感器的輸出通過滑環(huán)發(fā)送到電子設(shè)備（應(yīng)變計(jì)傳感器必須通電）?；蛘撸梢允褂脽o刷或感應(yīng)傳感器連接，從而實(shí)現(xiàn)更高的速度和更少的物理磨損，從而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看減少維護(hù)。角度和轉(zhuǎn)速也可以非接觸式測(cè)量。
Dewesoft 的 DAQ 系統(tǒng)非常適合測(cè)量所有物理參數(shù)，包括扭矩。它們提供隔離信號(hào)調(diào)節(jié)，確保低噪聲和高精度數(shù)據(jù)采集。它們還提供高速計(jì)數(shù)器/RPM/編碼器輸入，非常適合同時(shí)測(cè)量軸速度、角度和位置。在 Dewesoft DAQ 系統(tǒng)中，模擬和數(shù)字計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)精確同步，這對(duì)于每個(gè)應(yīng)用都很重要 - 尤其是在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)試時(shí)。下一節(jié)將詳細(xì)介紹這一點(diǎn)。
DewesoftX 扭轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)試輸出
在上面所示的系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器安裝在電機(jī)和制動(dòng)器之間，每側(cè)均使用聯(lián)軸器。穿過傳感器的軸配備有應(yīng)變計(jì)傳感器，用于測(cè)量軸上的扭轉(zhuǎn)力。該信號(hào)的輸出經(jīng)過調(diào)節(jié)后發(fā)送至 DAQ（數(shù)據(jù)采集）測(cè)量系統(tǒng)，或者如果需要監(jiān)控但不記錄數(shù)據(jù)，則僅發(fā)送至數(shù)字顯示或報(bào)警系統(tǒng)。
旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器可選配編碼器，可非常準(zhǔn)確地輸出軸速度和角度。這些輸出用于扭轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)研究。速度測(cè)量和角度輸出在測(cè)功機(jī)應(yīng)用中至關(guān)重要，它們用于計(jì)算輸出功率（以 或者 ）和電機(jī)效率。
對(duì)于非永久旋轉(zhuǎn)扭矩測(cè)量，應(yīng)變計(jì)可以直接安裝到驅(qū)動(dòng)軸上。小型電池供電接口為傳感器供電，并將數(shù)據(jù)無線遙測(cè)到附近的處理單元，然后使用 DAQ 系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、顯示和分析。
扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是旋轉(zhuǎn)軸故障的一個(gè)根源。旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分析是對(duì)汽車、工業(yè)和發(fā)電應(yīng)用中的軸、曲軸、齒輪進(jìn)行故障排除的重要工具。
扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是物體（通常是沿其旋轉(zhuǎn)軸線的軸）的角振動(dòng)。它們是由時(shí)間交變扭矩引起的機(jī)械振動(dòng)，這些扭矩疊加在旋轉(zhuǎn)軸的穩(wěn)定運(yùn)行速度上。在汽車工程中，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出的波動(dòng)引起的。
扭轉(zhuǎn)振動(dòng)被評(píng)估為旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)旋轉(zhuǎn)速度的變化。 RPM 變化通常是由粗略的驅(qū)動(dòng)扭矩或變化的負(fù)載引起的。
旋轉(zhuǎn)振動(dòng)只是轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)分量。如果我們高精度地測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速，我們會(huì)注意到在助跑的某些區(qū)域中轉(zhuǎn)速偏差很大。這是由與軸的角固有頻率交叉的角振動(dòng)引起的。通過去除轉(zhuǎn)速或旋轉(zhuǎn)角度的直流分量來計(jì)算
扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的水平受到許多參數(shù)的影響，例如材料特性和操作條件，如溫度、負(fù)載、轉(zhuǎn)速等。
這段簡(jiǎn)短的視頻提供了如何進(jìn)行這些重要測(cè)量的基本介紹，包括背后的基本理論、它以及實(shí)際好處。
如何測(cè)量扭轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)
DewesoftX 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)解決方案自動(dòng)計(jì)算幾個(gè)不同的參數(shù)：
? 旋轉(zhuǎn)角度：振動(dòng)濾波后的角度值
? 轉(zhuǎn)速：濾波后的速度振動(dòng)值
? 扭轉(zhuǎn)角：動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)角，即傳感器 1 到傳感器 2 的角度差
? 扭轉(zhuǎn)速度：傳感器 1 到傳感器 2 的角速度差
? X軸參考角度：參考角度，總是從0到360，可以用作基于角度的XY圖中的參考
? 頻率：以 RPM 為單位
計(jì)算可以實(shí)時(shí)在線或離線對(duì)保存的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行。
扭矩傳感器幾乎應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的數(shù)百種應(yīng)用中。反應(yīng)式扭矩傳感器廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的數(shù)千種應(yīng)用中的扭矩扳手和其他工具中。
在汽車應(yīng)用中，旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器常見于發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)、測(cè)功機(jī)、測(cè)試臺(tái)和耐久性測(cè)試臺(tái)中。但這只是它們使用的開始。它們還用于測(cè)試工業(yè)空調(diào)機(jī)組、大型畜禽飼養(yǎng)器、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)、裝配和醫(yī)療設(shè)備、電力測(cè)試等。
扭矩是許多領(lǐng)域和應(yīng)用中的重要測(cè)量值。幸運(yùn)的是，有傳感器和轉(zhuǎn)換器來測(cè)量它，還有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來顯示、記錄和分析它。
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