淺析扭矩計量檢測裝置與檢測方法

周小江　邸翔

摘 要：本文首先闡述了扭矩計量檢測裝置，接著分析了扭矩檢測方法，最后對扭矩測試儀的校準方法進行了探討。

關鍵詞：扭矩計量;檢測裝置;檢測方法

引言

扭矩檢測裝置是工業生產過程中不可缺少的。扭矩測量裝置能準確地檢測出部件的扭矩值，確保裝置能被擰緊，使產品安全穩定地運行。扭矩檢測裝置在工業生產過程中起著重要作用。通過科學合理的檢測裝置和方法，保證了扭矩檢測的準確性。

1 扭矩計量檢測裝置

1.1 油封連續旋轉扭矩檢測裝置

傳統的油封連續轉動扭矩檢測裝置，借助剛性或彈性耦合，將扭矩傳感器與被測油封連接起來，在連續轉動條件下檢測油封的扭矩。由于加工過程中不可避免的誤差，裝配時無法保證樣品軸與傳感器軸的同心度，連接方法可能會使扭矩傳感器受到彎曲力矩的干擾。扭矩傳感器作為一種元件，其靈敏度很高，不應受到彎曲力矩的干擾，尤其是兩端的輸入和輸出軸。如果扭矩傳感器兩端的輸入和輸出軸受到彎曲力矩的干擾，扭矩傳感器的輸出值將受到影響并偏離真實值。

1.2 高阻尼橡膠傳動組件扭矩檢測裝置

高阻尼橡膠傳動元件扭矩檢測裝置，主要產品為橡膠吸盤，工作臺上方設有夾具，起到限制橡膠吸盤外圈轉動的作用。橡膠吸盤內環與扭轉機構連接，起到使橡膠吸盤相內環的作用。對于外環轉動，扭轉機構不僅裝有扭矩傳感器，而且輸入端與動力裝置相連。報警燈和操作臺通過信號形式與扭矩傳感器相連。

1.3 大規格矩形截面扭簧檢測裝置

矩形扭轉彈簧是一種截面為矩形的扭轉彈簧。其外徑大于100mm，截面大于8mm×6.4mm。在這種情況下，扭轉彈簧是頂出裝置的核心部件，對實現頂出功能起到了作用。為了保證扭轉彈簧的正常性能，必須根據設計要求對扭轉彈簧進行檢測和設置。扭簧的結構與傳統扭簧的結構有很大的不同。其突出特點是無外梁墻，規格大，在試驗和安裝過程中需要較大的扭轉角。其最大扭轉角可達162°，在安裝加工過程中最大扭轉角可達195°，可直接用作檢測設備。

2 扭矩檢測方法

2.1 扭矩傳感器檢測方法

傳統的扭矩傳感器檢測方法主要有：1）將扭矩傳感器連接在被測對象和驅動裝置之間;2）在測試前將應變計連接到被測對象的相關部件上。第一種檢測方法一般適用于連續旋轉。這種方法的缺點是需要更高的安裝要求。對于一些小的工件，扭矩傳感器的安裝會影響測試結果，而且更難夾緊。另外，測試結果也可能受到傳感器本身負載效應的影響;第二種方法對被測物體表面提出了很高的要求，不適用于連續旋轉物體的測量。對于一些檢測要求較低的對象，通常可以使用非扭矩傳感器檢測。該方法非常適用于實時疲勞試驗中扭矩變化的監測。

2.2 重載復合驅動系統檢測方法

在重載復合驅動系統中，需要機器人臂的精確定位和大負載驅動。利用伺服電機的高精度和液壓系統的大負載能力，在充分發揮各自優勢的基礎上，利用液壓電機對平衡臂的負載進行扭矩跟蹤。在關節位置跟蹤伺服電機，保證關節臂同步跟蹤伺服電機，達到最終目標。同時，負責驅動關節式機械手的伺服電機的定位功能和承載功能應部分分離，并在液壓系統的輔助下實現復合伺服驅動，操作手的承載能力可以大大提高，以確保在重載條件下，鉸接臂能夠保持較高的定位精度。

2.3 聯合收獲機脫粒滾筒扭矩檢測方法

脫粒滾筒扭矩的測量主要有兩種方法，即扭矩傳感器和皮帶張緊度。研究表明，在滾筒軸上安裝應變片可以測量滾筒的扭矩。考慮到滾筒軸剛度大，扭矩傳感器可以在不發生明顯變形的情況下使用，但存在系統結構復雜、安裝不方便的缺點。對于皮帶張力，滾筒負荷的變化可以通過皮帶張力敏感地反映出來，滾筒負荷與滾筒扭矩成正比。

3 扭矩測試儀的校準方法

3.1 硬連接、軟連接的測試

根據不同的連接特點，螺栓連接可分為軟連接和硬連接。在硬連接方式下，扭矩與旋轉角的二維關系中的斜率較大。也就是說，硬連接達到相同扭矩所需的時間更少。相反，在軟連接模式下，坡度相對較小。這意味著當進行螺栓連接時，需要額外旋轉以達到設定扭矩值。

3.2 氣動扭矩扳子的連接方式

（1）連接方式分析。用扭矩儀測量氣動扭矩扳手時，為了避免氣動扭矩扳手沖擊脈沖造成的誤差，一般不考慮直接連接兩個裝置，而是在它們之間安裝一個傳動裝置，即螺栓連接模擬器。其功能是接收氣動扭矩扳手產生的脈沖，起到緩沖和消解作用，保證另一端靜扭矩測試儀正常工作，減少測量過程中可能產生的誤差影響。

（2）試驗過程研究。螺栓模擬連接器的功能是自動檢測輸出扭矩，并將測試結果與系統的標準值進行比較。如果實際輸出扭矩達到標準值，將產生一個脈沖以完全分離氣動馬達。在這個過程中，與氣動馬達連接的緊固件也會受到一定的沖擊力。由于緊固件是彈性的，它也會產生與沖擊力相反的反彈力。反彈力的存在可以平衡扭矩值，使螺栓連接模擬器能夠測量出氣動扭矩扳手的最大扭矩。

（3）使用氣動扭矩扳手時，氣動馬達的旋轉直接帶動轉子高速旋轉。旋轉過程中產生的離心力作用于轉子周圍的彈性墊圈。其中一部分離心力使彈性墊圈變形，達到吸收效果，另一部分離心力轉化為沖擊力，沖擊力傳遞到與彈性墊圈連接的金屬彈簧片上。金屬彈簧片能承受有限的沖擊力，當扭矩產生的沖擊力小于彈簧片能承受的最大力矩時，氣動馬達固定在螺紋緊固件上;反之，如果扭矩產生的沖擊力小于彈簧片能承受的力矩最大值，轉子會打滑，靜止不動。氣動扳手的最大扭矩由扭矩扳手測量。

結束語

本文對扭矩檢測裝置和檢測方法進行了分析，使人們能夠了解扭矩檢測裝置和扭矩檢測的重要性。隨著科學技術的發展，扭矩檢測裝置的種類和檢測方法越來越多。為了提高產品的準確度，其應用領域越來越廣泛，未來將有較好的發展前景。

參考文獻

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