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Dieci punte superiori di coppia di torsione

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Dieci punte superiori di coppia di torsione

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Gli alberi conduttori consegnano il potere come forza rotatoria e nella maggior parte delle applicazioni c'è una necessità di conoscere la quantità di potere nel sistema. Ma ottenere le misure da un'asse di giro richiede una certa ingegnosità d'organizzazione, così qui Tony Ingham da tecnologia dei sensori in Banbury passa le basi.

1. La coppia di torsione è una forza di giro e, perché ogni materiale da cui un albero conduttore può essere fatto ha un grado di elasticità, è inoltre una forza di torsione che deforma l'asse in direzione di rotazione. Questa deformazione è solitamente soltanto molto leggera, ma è in maniera massiccia importante quando si tratta di coppia di torsione di misurazione.

2. Probabilmente il modo più comune misurare la coppia di torsione in un'asse di giro è di incollare gli estensimetri. Un estensimetro è efficacemente uno zigzag di cavo incapsulato in un substrato flessibile per la protezione. Quando l'asse torce nell'ambito di coppia di torsione lo zigzag sarà allungato, che cambierà la sua impedenza elettrica. Di conseguenza, la resistenza del cavo è proporzionale alla coppia di torsione nell'asse.

Tuttavia, c'è un problema cui i cavi elettrici collegati agli estensimetri avvolgerebbero l'asse mentre ha girato e finalmente improvviso. Fortunatamente, ci sono soluzioni a questo, che esamineremo più successivamente.

3. Infatti, è normale pratica usare non un, ma quattro estensimetri spaziati lungo l'asse. Tutti sono a 45deg alla direzione di rotazione, di due a sinistra e di due alla destra. Questi poi sono collegati in una configurazione del ponte di Wheatstone, che produce un'uscita elettrica che è linearmente proporzionale alla coppia di torsione nell'asse poichè gira. I circuiti sono completati con un'alimentazione elettrica, amplificatore e un'esposizione, un registratore o un computer. Questi sono montati solitamente da qualche parte vicino all'albero conduttore in una posizione sicura e statica.

4. Ora veniamo sull'elefante nella stanza. Come colleghiamo le parti stazionarie del circuito al ponte di Wheatstone di filatura? Una risposta è collettori ad anello – collari montati su e che stanno fieri dell'asse, che contatta gli eliminatori elettrostatici.

Purtroppo, i collettori ad anello sono piuttosto delicati; così tanto essere bisogna prendere precauzioni nel loro uso. Inoltre, devono essere installati con una certa precisione in modo che un costante e perfino un contatto siano in funzione mantenuto.

A causa di usura della spazzola, i collettori ad anello hanno bisogno dell'attenzione regolare e non sono realmente adatti ad uso a lungo termine, né a spiegamento nei luoghi di lavoro duri. È inoltre notevole che il contatto fra le spazzole stazionarie ed i collari giranti creerà un grado di rumore elettrico che, specialmente alle più alte velocità, interferirà con la trasmissione del segnale. Un'imperfezione finale dei collettori ad anello è che creano una forza di resistenza, che deve essere rappresentata nelle misure del segnale e frequentemente ha controllato per assicurarsi che non sia cambiato nel valore.

5. Un'alternativa all'anello di contatto è il trasformatore rotante, a volte ha chiamato un circuito induttivo. Ciò consiste di due bobine elettriche adiacenti – una statica l'altra rotazione con l'albero conduttore – il moto relativo di cui induce una corrente nel trasduttore.

Non c'è contatto fisico fra le bobine, né fra l'asse ed il trasduttore, eppure il potere ed i segnali sono passati fra loro. Ciò sormonta molti degli svantaggi dei sistemi dell'anello di contatto; installi è più facile, l'operazione è più robusta, non c'è attrito e le più alte operazioni della velocità possono essere accomodate.

Tuttavia, ogni trasformatore rotante avrà una velocità di funzionamento massima dovuto la sua inerzia. Sono inoltre suscettibili di rumore e degli errori, particolarmente se le bobine sono mae allineato.

6. Lo sviluppo seguente su un sensore di coppia è il tipo che è basato su radiotelemetria. Questi azionano sopra la banda di frequenza internazionalmente senza autorizzazione 2.4GHz e sono basati sul concetto di montaggio della raccolta del ricevitore in moda da poterla comunicare con gli estensimetri. La raccolta può realmente essere molti metri dall'albero conduttore, a condizione che la comunicazione sia mantenuta.

L'installazione e la manutenzione sono dirette perché non c'è anello di contatto da regolare, bobine allineare o cablando per accomodare. Tuttavia, una batteria è richiesta per alimentare i segnali, che sebbene piccolo e duraturo, richieda la considerazione.

7. Forse l'ultimo tipo di sensore di coppia è quello basato sulla rilevazione delle onde di Rayleigh o delle onde acustiche di superficie (seghe). Questi sono senza contatto ed usano gli estensimetri piezoelettrici. In un sensore della SEGA, le onde di superficie sono prodotte passando una tensione alternata attraverso i terminali di due hanno interfogliato le matrici a forma di pettine, poste su un'estremità di un substrato piezoelettrico. Una matrice di ricezione all'altro estremo del trasduttore converte l'onda in segnale elettrico.

La frequenza d'onda dipende dal gioco dei denti nella matrice e la direzione di propagazione delle onde è perpendicolare ai denti. Di conseguenza, tutto il cambiamento nella sua lunghezza, causata con le forze dinamiche della rotazione dell'asse, altera il gioco dei denti e quindi della frequenza operativa. Per misurare la coppia di torsione in un albero rotante, due sensori della SEGA sono legati ad un'asse a 45° all'asse di rotazione. Quando l'asse è sottoposta per serrare, un segnale è prodotto, che è trasmesso alla raccolta stazionaria adiacente via le coppie di rf. Interessante, le seghe in primo luogo sono state individuate dallo signore-scienziato e dal premio Nobel del XIX secolo Lord Rayleigh quando stava studiando la causa e gli effetti dei terremoti.

8. La selezione del tipo di trasduttore di coppia di torsione sarà basata su molte considerazioni compreso: il luogo di lavoro, la lunghezza prevista dell'operazione, la velocità di rotazione dell'albero conduttore, opzioni di collegamento meccaniche e costi. Non c'è “la cosa migliore” globale, ma una scelta ottimale per ogni singola situazione.

9. Il posizionamento del sensore di coppia può essere una decisione complicata se una lettura vera deve essere ottenuta. Le inesattezze possono insinuarsi dovuto gli effetti di vicinanza gli elementi nel treno dell'azionamento, l'effetto di attenuazione dei propri accoppiamenti dell'estremità dell'albero conduttore e della resistenza causata dai sensori contatto tipi.

10. Il pezzo di consiglio finale è che l'aiuto esperto è solitamente disponibile attraverso la società che fornisce il vostro sensore di coppia. Servirsi di questo servizio probabilmente conserverà il tempo, i soldi e la frustrazione.