扭矩扳手扭矩传感器的认识

发布时间:2013-08-24 扭矩传感器
 
目前,国内扭矩扳手的检测手段还主要使用简易的测试设备,依靠人工加载实现,存在着精度低、功能简单且效率低的问题。国外的专用扭矩测试设备能够实现较高的检测效率,但是价格非常昂贵并且不易维护扩展。以上因素严重影响了扭矩扳手的生产和检验。现代测控技术中,智能仪器、总线仪器和虚拟仪器等微机化测控仪器,都是充分利用计算机的软件和硬件优势,既增强了参数测量、处理功能,义提高了性能指。根据上述理念,利用改进后的机械加载部分融合现代计算机技术,设计了扭矩自动测试系统。作为一台测量检定仪器,其最重要的指标为测量精度。周围环境以及系统自身产生的噪声对微弱电信号干扰较大。硬件方面,通过合理布线、信号屏蔽措施以及滤波电路消除大部分噪声的影响;软件方面,通过大量试验,采取了合适的采样频率和滤波方法,使信号稳定的同时确保了必要的灵敏度
 
1.测试原理
预置式扭矩扳手在使用过程中,达到预没值之后,出现短暂打滑卸力并发出警报声,此后扳手会成为一个死角,相当于呆扳手。根据上述特性,检测时先自动加载并实时测量扭矩值,一旦测出_r峰值,就停止加载,记录峰值,再卸力。因而可以根据以上过程实现多次自动测试。判断扳手是否合格,就是通过比较扳手预设值与所测得峰值。示值式扭矩扳手在使用范围内加载时,实时显示扭矩值,不会出现打滑卸力,因而示值式扳手不出现峰值。因为系统有延迟,无法在到达目标扭矩值时精确停止,此外根据检定规程,测试时扭矩值由低到高单向加载。所以采取如下方式:先自动加载至略低于目标值的一个扭矩值,再通过手动控制微调至目标值,记录值后自动卸力。因而可以根据以上过程实现多次自动测试。判断其合格与否,就是在扭矩加载至目标值后比较扳手显示值与目标值。对于某些特殊扳手的检定还需要测量其与扭矩相应的转角,因此测试中还需测量扳手的转角。
 
2.机械加载装置设计
检测扳手的机械加载装置一般分为固定传感器式和旋转传感器式2类。后者又分为卧式旋转式和水平旋转式。固定传感器式加载装置优点是结构简单.便于携带;缺点足丝杠的推力足直线方向,扳子
力臂运动是弧线.因而相对运动产生的摩擦力会造成较会造较大误差。卧式旋转式适合于大扭矩扳手的检测.但扳手的自重会对测量产生误差.另外还需要对扳手进行辅助固定。
水平旋转式的优点是扳手不需要特殊固定,工作效半岛.安全可靠,系统误差小.重复性好。缺点是结构比较复杂,重量比较重。作为一个高精度的测试甲台.水甲旋转式适合
作为率系统机械加载装置的设计方式。本设计的机械加载装置采取川定扳于力臂,转功传感器底座的方式来实现扭矩加载。扳手扳头与传感器通过联轴器连接;调节滑动垫块使扳于力臂仞始安放口寸略低于水平位置;挡杆用丁阻止扳手的转动如图1所示。

扭矩扳手传感装置



检测扳手的机械加载装置一般分为固定传感器式和旋转传感器式2类。后者又分为卧式旋转式和水平旋转式。固定传感器式加载装置优点是结构简单.便于携带;缺点足丝杠的推力足直线方向,扳子

力臂运动是弧线.因而相对运动产生的摩擦力会造成较会造较大误差。卧式旋转式适合于大扭矩扳手的检测.但扳手的自重会对测量产生误差.另外还需要对扳手进行辅助固定。
水平旋转式的优点是扳手不需要特殊固定,工作效半岛.安全可靠,系统误差小.重复性好。缺点是结构比较复杂,重量比较重。作为一个高精度的测试甲台.水甲旋转式适合
作为率系统机械加载装置的设计方式。本设计的机械加载装置采取川定扳于力臂,转功传感器底座的方式来实现扭矩加载。扳手扳头与传感器通过联轴器连接;调节滑动垫块使扳于力臂仞始安放口寸略低于水平位置;挡杆用丁阻止扳手的转动如图1所示。

 

如此设计能够减小侧向力平和弯矩的影响,并且加载平稳.行程短,系统误差比较小,准确度和稳定性比较好。为了能够实现平稳加载同时满足较大扭矩的传递.位于外壳内部的传动部分直传动如图2所示,
其主要包括减速器、丝杠螺母副、摆杆和传感器底座等。减速器降低丝杠转速的同时增大电机输出的扭矩。丝杠螺母幅将丝杠上的扭矩转化为加载在摆上的的推力。摆杆的另一端于可旋转的传感器底座固定.从而实现将扭矩传递传至传感器。

扭矩扳手


3电气控制
图3由于系统整体结构原冈,无法直接测量传感器底座转角值,而转角与电机旋转角度对应,所以选用伺服电机,既能实现扭矩的输出,也能实现角度的实时测量,同时配合电
子手轮解决了手动加载费力的问题。为了实现系统的多种功能,同时满足易于开发维护且工作稳定的要求,控制器选用工控机,实现数据处理,参数发送.电机启停、速度和转向等控制。但足智能芯片信息读写、系统状态监控和电机模式切换等工控机不能独立实现;单片机具有使用方便、模块化和可靠性高的特点,使其适于构建下位机来辅助实现特定功能。
 
传感器采用电阻应变式静态扭矩传感器。为了满足系统整体精度3%.(双向满量程的10%~100%)的要求,传感器精度选择0.1级。控制器无法直接读取传感器的电压信号.需要
通过数据采集卡将电压信u|放大、A/D转换后传送。根据传感器的参数(精度等级为0.1级.安全过负荷率为120%FS.灵敏度约为1.2 mV/V,激励电雎为10 V)以及满足测量精度最小区域为10%FS,选择输入电压范围为一20~20 mV的l 6位AD采集卡.可以满足测量精度要求。人机界面需要实现命令、参数的输入及数据、图形的实时显示;根据实际操作.系统不适用键盘鼠标.所以选用触摸屏。为了实现手动操作功能(电子于轮控制)以及电源的开、断,急停保护等.需要配备操作面板。每一个传感器有相应的信息发校正参数。因而将这些信息通过附着于传感器的智能识别芯片存储。信息及校正参数包括编号、量程、14个校正点的校正参数.四合一传感器信息大小最大为124 B。
自动加载过程中,需要实现摆杆位置的准确定位及行程保护,需要限位开关来辅助实现。各部分的通讯方式为:上位机与单片机、伺服驱动器之间通过485接口通讯;单片机与伺服驱动器之间通过开关量接口通讯。数据采集卡与上位机通
过USB接口通讯。
更多
更新时间:2013-08-24 【打印此页】 【关闭