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挠性联轴器在扭矩计量中的应用

发布日期:2021-11-01  文章来源:华硕传动机械   点击:
挠性联轴器在扭矩计量中的应用

目前,大多数扭矩测量方法都是将扭矩敏感元件串接入测量轴系中来测量扭矩的,因此在扭矩测量过程中不可避免有连接环节的产生。以往为了保证连接的牢固可靠和装卸方便一般多采用轴-键连接或螺纹副连接等刚性连接方式,但由于连接零部件加工的偏差和配合间隙的存在,使得在连接过程中测量轴系的同轴度发生变化,进而影响了最终扭矩测量结果。同时,即使在空载情况下通过激光对中等手段尽量减小了同轴度误差,但在扭矩加载过程中由于连接间隙的存在和零部件结构导致应力不集中现象,导致测量轴系在受载荷后,同轴度还是会发生变化,从而影响最终扭矩测量结果。

  对于扭矩计量领域,连接质量的好坏对测量结果的影响举足轻重。以采用扭矩标准机校准扭矩传感器为例。扭矩标准机的主轴和从动轴由于加工偏差、安装误差、承载后变形以及温度变化的影响等,会引起两轴头同轴度的变化。扭矩传感器连接在扭矩标准机上时,传感器的自重和连接附件等对扭矩传感器的零点输出、灵敏度、滞后和复现性等也会产生有影响。以往轴-键连接或螺纹副连接等刚性连接方式只能传递运动和扭矩,不具备其他功能,即使传感器的准确度等级达到了 0.05 级以上,但校准结果的示值误差、方位误差等指标一般也会超过±0.1%,连接质量已严重影响了高准确度扭矩传感器的量值溯源。因此急需寻找一种简易可行的技术来消除或减小由于连接导致轴系同轴度的变化,降低连接质量对扭矩测量结果的影响。

  1 扭矩计量领域挠性联轴器的选用

  在工业领域,尤其是旋转机械中,为了达到减振、减噪的目的,采用带有一定弹性的非金属材料(如橡胶、尼龙、塑料等)作为弹性介质的挠性联轴器,此类非金属挠性联轴器具有结构简单、尺寸小、重量轻、安装方便等特点,但在材料刚性、承载能力和使用寿命上存在明显不足,不适应扭矩计量领域高载荷、低转速的工况。
  近年来,随着高速大功率发动机及动力装置技术的不断发展,对其间的挠性联接元件的要求也越来越高。

在非金属挠性联轴器的基础上,研制出金属挠性联轴器,并由早期的齿型联轴器发展到膜片、膜盘以及具有综合性能的叠盘、复合膜盘等数十种金属挠性联轴器来满足不同连接环境的需求。其中金属膜片式挠性联轴器具有高使用寿命和良好机械性能,结构简单,无需润滑和维护都优点,适合扭矩计量领域的使用。

2 挠性联轴器在扭矩标准机上的应用

  扭矩标准机的主轴和从动轴由于加工偏差、安装误差、承载后变形以及温度变化的影响等,会引起两轴头同轴度的变化。扭矩传感器连接在扭矩标准机上时,传感器的自重和连接附件等对扭矩传感器的零点输出、灵敏度、滞后和复现性等也会有影响 。 本文以德国Rexnord 公司生产的BSD-MODULFLEX 型挠性联轴器为例来分析挠性联轴器对扭矩测量结果的影响。该挠性联轴器主要由两个法兰盘和 1 个圆盘金属膜片组组成,在许用扭矩和压力范围内,具有一定轴向、径向和角向补偿功能。在扭矩标准机的主轴和从动轴两端,配套安装使用一对单自由度挠性联轴器,或在一端安装一个双自由度的挠性联轴器,可以有效补偿测量过程中出现的角向、轴向和径向偏移,减小连接质量对测量结果的影响。采用金属膜片式挠性联轴器可以明显提升连接质量,减小连接误差对扭矩测量结果的影响,但挠性联轴器本身也是一个弹性体,也具有回弹和滞后效应,因此在作为一个测量系统考核扭矩传感器时,会出现扭矩传感器的滞后和回零差比刚性连接降低的情况。因此,严格地说,金属膜片式挠性联轴器仅能部分解决连接质量问题。连接质量的完全改善有赖于新材料、新技术的出现和计量人员的不断探索、尝试
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