淺析扭矩計量檢測裝置與檢測方法

齊鵬　盧帥帥　王飛

【摘 要】現(xiàn)階段，我國工業(yè)生產(chǎn)得到快速發(fā)展，成為我國經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)各種形式的扭矩，為準(zhǔn)確測量力矩與扭力的設(shè)定情況，需要使用扭矩檢測裝置，因此，一定程度上促進了扭矩裝置設(shè)計和檢測技術(shù)的發(fā)展。本文對扭矩計量檢測裝置與檢測方法進行分析，旨在提高人們對扭矩檢測裝置和檢測方法的認識。

【關(guān)鍵詞】扭矩計量；檢測裝置；檢測方法

0 引言

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，扭矩檢測裝置不可或缺，采用扭矩計量檢測裝置，可以精準(zhǔn)檢測某部件的扭力或扭矩值，確保能夠扭緊裝置，使所生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠安全穩(wěn)定運行。扭矩檢測裝置在工業(yè)生產(chǎn)過程中具有重要作用，通過科學(xué)、合理的檢測裝置及方法，確保扭矩檢測的準(zhǔn)確性。

1 扭矩計量檢測裝置

1.1 油封連續(xù)旋轉(zhuǎn)扭矩檢測裝置

傳統(tǒng)的油封連續(xù)旋轉(zhuǎn)扭矩檢測裝置，借助于剛性連軸器或者是彈性連軸器，連接扭矩傳感器和被測油封，在連續(xù)旋轉(zhuǎn)等條件下對油封進行扭矩檢測。該連接方法可能會導(dǎo)致扭矩傳感器受到彎矩的干擾，原因在于機械加工過程中誤差是不可避免的，并且裝配時同心度得不到保證，導(dǎo)致試樣軸心和傳感器軸心的同心度得不到保證。扭矩傳感器作為一種元件，非常敏感，要保證其不受到彎矩的干擾，特別是兩端的輸入輸出軸。如果扭矩傳感器兩端的輸入和輸出軸受到了彎矩干擾，扭矩傳感器的輸出值就會受到影響，會偏離真實值。為了解決油封連續(xù)旋轉(zhuǎn)扭矩檢測裝置存在的這一問題，可以采取的方法是在電機與扭矩傳感器之間連接連軸器，這可以使軸心不同，對扭矩測量精度產(chǎn)生的影響大大減小。但是這種解決方法的缺點是裝置的整體結(jié)構(gòu)會被大大延長，并且占用空間較大，由于傳感器、被測件以及電機之間需要進行多個環(huán)節(jié)的連接，會使測量精度受到影響。

1.2 高阻尼橡膠傳動組件扭矩檢測裝置

高阻尼橡膠傳動組件扭矩檢測裝置，主要檢測的產(chǎn)品是橡膠吸盤，其工作臺上裝有報警燈和操作臺，工作臺上方裝有夾具，起到限制橡膠吸盤外圈轉(zhuǎn)動的作用，橡膠吸盤內(nèi)圈上連接有扭轉(zhuǎn)機構(gòu)，起到的作用是使橡膠吸盤內(nèi)圈相對于外圈轉(zhuǎn)動，此外，扭轉(zhuǎn)機構(gòu)不僅設(shè)置有扭矩傳感器，其輸入端連接著動力裝置。報警燈以及操作臺通過信號的形式與扭矩傳感器進行連接。

1.3 大規(guī)格矩形截面扭簧檢測裝置

大規(guī)格矩形截面扭簧是一種矩形截面扭簧，其外徑大于Ф100mm，截面大于8mm×6.4mm，如圖1所示為矩形扭簧的結(jié)構(gòu)和檢測要求。本例中的扭簧是某彈射裝置中的核心零件，起到的作用是實現(xiàn)彈射功能，為了保證扭簧使用機械性能的正常發(fā)揮，需要按照設(shè)計要求對扭簧進行扭矩檢測和立定處理。該扭簧結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的扭簧結(jié)構(gòu)存在較大不同，其突出特點是無外梁壁、規(guī)格大、扭矩檢測和立定處理過程中需要扭轉(zhuǎn)很大的角度，其最大扭轉(zhuǎn)角度可達162°，立定處理過程中最大扭轉(zhuǎn)角度可達195°，可以直接使用的檢測設(shè)備，市場供應(yīng)商較少，因此，為解決這一問題，綜合考慮矩形截面扭簧模型結(jié)構(gòu)的特點，設(shè)計了一種比較實用的扭矩檢測裝置。

2 扭矩檢測方法

2.1 扭矩傳感器檢測方法

傳統(tǒng)扭矩傳感器檢測方法，主要為以下兩種方法：1）在被測對象以及驅(qū)動設(shè)備之間連接扭矩傳感器；2）是檢測之前在被測對象的相關(guān)部位貼應(yīng)變片。第一種檢測方法普遍適用于連續(xù)旋轉(zhuǎn)，存在的不足之處是安裝時要求較高。用于一些較小的工件時，檢測結(jié)果會受到扭矩傳感器安裝的影響，并且在裝夾時難度較高。此外，檢測結(jié)果還可能受到傳感器自身負載效應(yīng)的影響；第二種方法對被測對象表面提出了很高要求，在測量連續(xù)旋轉(zhuǎn)對象方面不適用。對于一些對檢測要求不高的物件，通常可以采用無扭矩傳感器檢測，該方法在實時監(jiān)測扭矩變化的疲勞試驗方面很適用。

2.2 重載復(fù)合驅(qū)動系統(tǒng)檢測方法

重載復(fù)合驅(qū)動系統(tǒng)，需要實現(xiàn)的是機器人關(guān)節(jié)臂的精準(zhǔn)定位和大負載驅(qū)動，需要借助于伺服電機的高精準(zhǔn)度以及液壓系統(tǒng)的較大負載能力，在充分發(fā)揮各自優(yōu)點的基礎(chǔ)上，借助于液壓馬達對平衡關(guān)節(jié)臂載荷通過扭矩進行跟蹤，并且在關(guān)節(jié)位置處對伺服電機進行隨動跟蹤，確保關(guān)節(jié)臂能夠同步跟蹤伺服電機，實現(xiàn)最終目的。同時，要將負責(zé)驅(qū)動關(guān)節(jié)型機械臂的伺服電機的定位功能和承載功能進行部分分離，并且在液壓系統(tǒng)的輔助下實現(xiàn)復(fù)合伺服驅(qū)動，進而將機械臂的承載能力予以大幅度提高，確保在重載荷條件下關(guān)節(jié)臂還能夠保持較高的定位精度。

2.3 聯(lián)合收獲機脫粒滾筒扭矩檢測方法

脫粒滾筒扭矩測量方法主要有兩種，分別為扭矩傳感器和皮帶張力。研究得知，測量滾筒的扭矩在滾筒軸上安裝應(yīng)變片就可以實現(xiàn)。考慮到滾筒軸剛度較大，不會出現(xiàn)明顯的形變可以采用扭矩傳感器，但是存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝不方便的缺點。對于皮帶張力而言，滾筒負荷變化會通過皮帶張力靈敏地反應(yīng)出來，并且滾筒負荷與滾筒扭矩存在比例關(guān)系。

3 總結(jié)

本文對扭矩檢測裝置以及檢測方法進行分析，使人們能夠?qū)εぞ貦z測裝置有了一個認識，認識扭矩檢測的重要性。隨著科技發(fā)展，扭矩檢測裝置的種類及檢測方法越來越多，為了提高產(chǎn)品精度，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，為來將會有更好的發(fā)展前景。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]