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测功机 >>当前位置 : 首页 >> 转矩转速传感器 >> 测功机 转矩转速传感器

测功机 转矩转速传感器

 

  该仪器安装于功率传动轴之间,它和TR-1型转矩转速功率测量仪及CZ型磁粉制动器配合使用,可以测量各种发动机、电机、风机、压缩机、液压泵、齿轮箱等动力机械及传动机械在0-6000转/分范围内的转矩转速功率。其中ZJ是通过磁电变换输出具有相位差的二个电压讯号的传感器,TR-1是带打印,显示的单片机式测量仪。CZ型磁粉制动器激磁电流产生大小可调的阻尼力矩,为成套测功的理想加载器,TR-1及CZ具体使用请阅相关说明书。本公司提供交钥匙工程的成套测功系统。

二、工作原理:

  转矩传感器主要由扭力轴、磁检测器,转筒及壳体等四部分组成。磁检测器包括配对的两组内、外齿轮,永久磁钢和感应线圈。外齿轮安装载扭力轴测量段的两端;内齿轮转筒内,和外齿轮相对,永久磁钢紧接内齿轮安装在转筒内。永久磁钢,内外齿轮构成环状闭合磁路,感应线圈固定在壳体的两端盖内。在驱动电机带动下,内齿轮随同转筒旋转。

  内外齿轮是变位齿轮,并不齿合,齿顶六由工作气隙,内外齿轮的齿顶相对时气隙最窄,齿顶和齿槽相对时,气隙最宽。内外齿轮在相对旋转运动时,齿顶与齿槽交替相对,相对转动一个齿位时,工作气隙发生一个周期的变化,磁路的磁阻和磁通随之相应作周期变化,因此线圈中感应出近似正弦波的电压讯号,讯号电压瞬时值的变化和内外齿轮的相对位置的变化是一致的。

  如果两组检测器的齿轮的投影互相重合时、两组电压讯号的相位差为零。安装时,两只内齿轮的投影是重合的。而扭力轴上的两只外齿轮是按错动半个齿安装的。因此,两个电压讯号具有半个周期的相位差,即初始相位差为α0=180°。若齿轮为120齿,分度角为3°,相位差为180°时,相应外齿轮错动1.5°。

  当扭力轴受到扭矩作用时,产生扭角β,两只外齿轮的错位角变为1.5°±β两个电压讯号的相差角相应变为:α=120 ×(1.5°±β)=180°±120β。
  扭角和扭矩是成正比例的,因此扭角的变化和扭矩成正比,即相位差角的变化△α=α-α0=±120β=120K1M=KM 式中K1为相位差角和扭矩的比例系数,K=±120K1,“±”另表示转动方向。
  设扭力轴测量段的直径为d,长度为L,扭力轴材料的剪切弹性模为G,则K1=32L/πdG。  将传感器的两个电压讯号输入TR-1转矩转速功率测量仪,经过仪表将电压讯号进行放大、整形、检相、变换成计数脉冲,然后计数和显示,便可直接读出扭矩和转速的测量结果。
  由于采用磁电转换、相位差原理和数字显示的转矩转速测量方法,因此能进行稳定、可靠、快速、灵敏的高精度测量。它具有如下特点:

1.可以测量静扭矩

  当把扭矩臂固定于扭力轴的一端,锁定另一端时,这时只要打开传感器的驱动电机,就可得到输出信号,并能很方便地对传感器进行静态校准。当然,已经过静校的传感器就能对静扭矩和低速下的扭矩进行精密测量了。

2.不用滑环

  扭矩测量是由非接触式磁电检测器的输出信号来实现的,所以本仪器可以测量其它仪器不可能测量到的高速转矩。

3.精度高,稳定性好

 由于扭力轴是由具有优良的弹性,滞后效应极小的高级合金材料制成,所以灵敏度高,残余变形小,读数稳定、可靠

4.操作简单、方便

  该仪器和TR-1相配合,可自动测量并直接读出扭矩、转速功率,设置数据存储后每次开机即可直接测量。

 
三、主要技术参数:

 1、传感器适用于环境温度0-55℃,以及相对温度不超过90%的条件下工作。

 2、传感器适用的转速范围及联轴节重量(见下表):

型 号 额定转矩(N·M) 转速范围(转/分) 单只连轴节重量(<=kg)
ZJ-0.1
 -0.2
12 0-4000
0-4000
0.3
0.3

ZJ-0.5
-1
-2

5
10
20
0-6000
0-6000
0-6000
0.5
0.5
0.5
ZJ-5
  -10
  -20
50
100
200
0-4000
0-4000
0-4000
1.5
2
5
ZJ-50
  -100
  -200
500
1000
2000
0-3000
0-3000
0-3000
10
15
20
ZJ-500
  -1000
  -2000
5000
10000
20000
0-2000
0-2000
0-2000
25
30
35

 3、传感器所需联轴节、垫块、测试平板等根据用户需求,本公司可代为加工。

 4、系统总误差:

 (1)静标精度:在标定传感器系数的相同环境温度下(不相同时按温度系数修正),静标定误差应不超过±0.2%。
 (2)在额定转速范围内,套筒固定在任意位置时,不同转速下扭矩测量读数变化应不大于±0.2%。
 (3)传感器转轴转动,中间套筒在不同位置时,读数误差应不超过±0.2%;或者中间套筒转动(启动驱动电机),轴在不同位置时,读数误差应不超过±0.2%。
  5、测量精度:传感器与TR-1配合,其测量误差不超过±0.5%。
  6、允许测量的最大扭矩:120%额定值。
  7、输出电压信号幅度:不小于0.7V有效值。
  8、外形尺寸见图二。
  9、工作时间:可连续运行。 

  A C L h1 B D H d1   b h d
ZJ-0.1,0.2 110 200 260 90 150 180 300 11 120 4 2.5 12
ZJ-0.5,1,2 110 200 260 90 150 180 300 11 120 4 2.5 12
ZJ-5,10,20 172 260 370 100 182 210 320 12 120 8 4.0 26
ZJ-50,100,200 170 300 430 110 200 230 345 16 120 花键 8-48×42×8
ZJ-500,1000,2000 224 400 660 120 230 262 390 18 120 10-100×90×14
1、传感器必须安装牢靠,以防工作时震动。
2、传感器安装位置如图三、图四所示。

3、传感器的安装同心度应不大于0.1mm,否则,仪器的测量精度不易保证。

4、传感器负载侧的联轴节应能方便地脱开,以便零点调整。

5、由于传感器的转速信号是轴的转速与传感器套筒转速的代数和,所以当传感器上的驱动电机打开时,扭力轴转速应等于仪表转速读数减去传感器电机转速所得得差值。

6、传感器在使用时应力求避免震动。

7、环境温度的变化会直接影响仪器的测量精度,当测量精度要求不高时,相对于传感器标定温度时温差在±10℃时,对标定系数可不作修改,如果环境温度超过这一范围,就须对传感器所标定的系数值进行修正,即将TR-1系数修正后使用,才能保证器测试精度,温度系数的修正按下式计算:

 Xt=Xto[1+εG(t-to)]

 式中:Xt---温度为t时的传感器系数。

 Xto----温度为to时所标定的传感器系数(即铭牌上的传感器温度系数)。

 t-----测量时的实际环境温度℃。

 to----标定传感器系数时的环境温度℃。

 εG----剪切弹性模量G的温度系数,其值在这里取为--0.027%。

 例如:传感器出厂时的标定系数为7215是在10℃下进行标定的,现在为36℃的情况下是用,其修正系数为:  Xt=7215×(1-0.027%×26℃)=7164

 即将传感器的标定系数修正为7164,并在使用时将TR-1的系数置于7164,若环境温度仍为10℃,则系数仍为7215。

8、操作步骤:

(1)将传感器与被测功率传动轴及负载框图顺序及上述1-4条安装连接牢靠。

(2)将信号输出线对应接至TR-1,并按传感器铭牌上标明的系数值设定TR-1的标定系数。

(3)脱开负载侧联轴节,开动被测机械,调节TR-1的零点,如因转速过低,输出电压信号的幅度低于0.7V时,可开动传感器上的驱动电机,并使其旋转方向和测量轴的旋转方向相反,但这时的转速按第5条取得。

(4)联接好联轴节,则可进行测量。

9、维护要求:

(1)传感器装配出厂前经过精心调试与补偿,切不可随便拆装,以免失去精度。

(2)传感器经使用一段时间后,如需进行检定、维护,请返回本厂重新进行标定。

(3)传感器应避免在剧烈震动和高温潮湿环境中使用和保管。

(4)传感器的包装运输应根据《精密仪器包装运输办法》施行。

 测功机简介:

  测功机也称测功器,主要用于测试发动机的功率,也可作为齿轮箱、减速机、变速箱的加载设备,用于测试它们的传递功率。主要分为水力测功机、电涡流测功机、电力测功机。电力测功机利用电机测量各种动力机械轴上输出的转矩,并结合转速以确定功率的设备。因为被测量的动力机械可能有不同转速,所以用作电力测功机的电机必须是可以平滑调速的电机。目前用得较多的是直流测功机、交流测功机和涡流测功机。

  直流测功机可作为直流发电机运行,作为被测动力机械的负载,以测量被测机械的轴上输出转矩;也可以作直流发电机运行,拖动其他机械,以测量其轴上输入转矩。转矩与测速发电机测得的转速之积即轴功率。这就是测功机一名的由来。
  交流测功机 通常由一台三相交流换向器电动机和测力计、测速发电机组合而成。 它的测功原理与直流测功机相同。
  涡流测功机 利用涡流产生制动转矩来测量机械转矩的装置。它由电磁滑差离合器(见电磁调速异步电动机)、测力计和测速发电机组成。被测动力机械与电磁滑差离合器的输入轴连接,带动电枢旋转,磁极则被安装其上的测力臂掣住,只能在一定范围内摆动一角度,配合测力计就可以由此摆动角直接读出电枢与磁极间作用的电磁转矩。略去风摩损耗等测量误差时,此电磁转矩就等于被测动力机械的输出转矩。涡流测功机只能产生制动转矩,不能作为电动机运行。一般用于测量转速上升而转矩下降,或转矩变化而转速基本不变的动力机械。

工作原理和功率计算

1、电涡流测功机工作原理

  由电涡流测功机结构图可知,感应子主要由旋转部分和摆动部分(电枢和励磁线圈)组成。转子轴上的感应子形状犹如齿轮,与转子同轴装有一个直流励磁线圈。当励磁线圈组通以直流电流时,其周围便有磁场存在,那么围绕励磁组就产生一闭合磁通。很明显,位于绕组左侧的感应子具有一个极性,右侧具有相反的极性。

  旋转时,由于磁密值的周期性变化而产生涡流,此涡流产生的磁场同产生它的磁场相互作用,从而产生与被试机反向的制动力矩,使电枢摆动,通过电枢上的力臂,将制动力传给测量装置。   转速测量采用非接触式磁电转速传感器和装于主轴的60齿牙盘,将转速信号转换成电信号输出。

2、测功机功率计算

  (1)功率计算 功率 P=扭矩*转速/9550(Kw) 式中扭矩—(N.m) n—转速(rpm/min)

 
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