转矩转速传感器装置于功率传动轴之间,是一种丈量各种扭矩、转速及机械功率的精细丈量仪器。
转矩转速传感器作业原理
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。磁检测器包含配对的两组内、外齿轮,永久磁钢和感应线圈。外齿轮装置载扭力轴丈量段的两头;内齿轮转筒内,和外齿轮相对,永久磁钢紧接内齿轮装置在转筒内。永久磁钢,表里齿轮构成环状闭合磁路,感应线圈固定在壳体的两头盖内。在驱动电机带动下,内齿轮伴随转筒旋转。
表里齿轮是变位齿轮,并不齿合,齿顶六由作业气隙,表里齿轮的齿顶相对时气隙最窄,齿顶和齿槽相对时,气隙最宽。表里齿轮在相对旋转运动时,齿顶与齿槽替换对,相对滚动一个齿位时,作业气隙发作一个周期的改变,磁路的磁阻和磁通随之相应作周期改变,因而线圈中感应出近似正弦波的电压信号,信号电压瞬时值的改变和表里齿轮的相对方位的改变是共同的。
假如两组检测器的齿轮的投影相互重合时、两组电压信号的相位差为零。装置时,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装置的。因而,两个电压信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°。
当扭力轴遭到扭矩作用时,发作扭角β,两只外齿轮的错位角变为1.5°±β两个电压信号的相差角相应变为:α=120×(1.5°±β)=180°±120β。扭角和扭矩是成正份额的,因而扭角的改变和扭矩成正比,即相位差角的改变△α=α-α0=±120β=120K1M=KM式中K1为相位差角和扭矩的份额系数,K=±120K1,“±”另表明滚动方向。设扭力轴丈量段的直径为d,长度为L,扭力轴资料的剪切弹性模为G,则K1=32L/πdG。
将传感器的两个电压信号输入TR-1转矩转速功率丈量仪,经过外表将电压信号进行扩大、整形、检相、变换成计数脉冲,然后计数和显现,便可直接读出扭矩和转速的丈量成果。由于选用磁电转化、相位差原理和数字显现的转矩转速丈量方法,因而能进行安稳、牢靠、快速、活络的高精度丈量。
转矩转速传感器的基本原理是:经过弹性轴、两组磁电信号发作器,把被测转矩、转速转化成具有相位差的两组沟通电信号, 这两组沟通电信号的频率相同且与轴的转速成正比,而其相位差的改变部分又与被测转矩成正比。
在弹性轴的两头装置有两只信号齿轮, 在两齿轮的上方各装有一组信号线圈, 在信号线圈内均装有磁钢, 与信号齿轮组成磁电信号发作 器。 当信号齿轮随弹性轴滚动时, 由于信号齿轮的齿顶及齿谷替换周期性的扫过磁钢的底部,使气隙磁导发作周期性的改变, 线圈内部的磁通量亦发作周期性改变, 使线圈中感生出近似 正弦波的沟通电信号。 这两组沟通电信号的频率相同且与轴的转速成正比, 因而能够用来丈量转速。
这两组沟通电信号之间的相位与其装置的相对方位及弹性轴所传递扭矩的巨细及方 向有关。当弹性轴不受扭时,两组沟通电信号之间的相位差只与信号线圈及齿轮的装置相对方位有关,这一相位差一般称为初始相位差,在规划制作时,使其相差半个齿距左右,即两组沟通电信号之间的初始相位差在 180 度左右。
在弹性轴受扭时,将发作改变变形, 使两组沟通电信号之间的相位差发作改变,在弹性变形范围内, 相位差改变的绝对值与转 矩的巨细成正比。把这两组沟通电信号用专用屏蔽电缆线送入 NC 型扭矩丈量仪或具有其功用的扭矩卡送入计算机,即可得到转矩、转速及功率的准确值。两头的信号发作器是由装置在弹性轴上的外齿轮、 装置在套筒内的内齿轮、 固定在机座内 的导磁环、磁钢、线圈及导磁支架组成关闭的磁路。
其间,外齿轮、内齿轮是齿数相同相互脱开不相啮合的。 套筒的作用是当弹性轴的转速较低或许不转时, 经过传感器顶部的小 电动机及齿轮或皮带传动链带动套筒,使内齿轮反向滚动,提高了内、外齿轮之间的相对转速,确保了转矩丈量精度。可是,此刻输出信号的频率不能用来丈量转速。处理的方法 是主张用户别的添加转速传感器(如 NJ0、NJ1D、NJ2 等)或许在传感器上添加一个转速 传感器(如 NJ3、NJ4 等) ,由于是磁电式传感器,在转速过低时依然不能确保转速的正确丈量。
为此,又派生了 NJ*D 型低速系列转矩转速传感器产品。NJ*D 型低速转矩转速传感器的处理方法是添加了套筒测速头及装置在套筒上的测速齿轮,其测速头的信号送入 NC-2A 型扭矩丈量仪进行数据处理,不管套筒是否滚动,其输出的转速信号始终是弹性轴的实践转速,即便转速为零也是如此。