應(yīng)變式扭矩傳感器測量扭矩的優(yōu)點(diǎn)

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　　測量克服金屬變形抗力和金屬同軋輥間摩擦力所施加給傳動(dòng)軸的力矩。經(jīng)常采用的扭矩測量方法是非電量電測法。測量時(shí)將應(yīng)變片直接粘貼在傳動(dòng)軸(例如軋機(jī)的萬向接軸)的表面上，組成測量電橋，用應(yīng)變儀測量由扭矩作用產(chǎn)生的剪應(yīng)變或剪應(yīng)力，推算出扭矩。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，直接測量傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)變形，減少了由功率和轉(zhuǎn)速推算的間接影響因素.

　　測量原理 由材料力學(xué)可知，扭矩公式為Mk=τWk

　　(1)由于實(shí)心圓軸的Wk=π/16D3≈0.2D3得Mk=0.2D3τ(2)式中Mk為傳動(dòng)軸承受的扭矩;Wk為抗扭斷面系數(shù);τ為傳動(dòng)軸承受的剪應(yīng)力;D為傳動(dòng)軸直徑。由材料力學(xué)可知，受純扭轉(zhuǎn)的傳動(dòng)軸(圖1)，因扭矩作用在與軸母線成±45。方向的軸體表面上產(chǎn)生主應(yīng)力σ1(設(shè)為正)和主應(yīng)力σ3(設(shè)為負(fù))，其絕對(duì)值均等于最大剪應(yīng)力τ，即lσ1I=Iσ3I=τ。

　　圖1 傳動(dòng)軸的表面應(yīng)力

　　根據(jù)廣義的虎克定律，剪切應(yīng)力為：

　　式中E為傳動(dòng)軸材料的彈性模量;μ為傳動(dòng)軸材料的泊松比。將式(3)代入式(2)中得到扭矩的計(jì)算公式：

　　由上式可知，Mk同ξ1，(或ξ3)成線性關(guān)系。因此測得ξ1或ξ3就可以確定傳動(dòng)軸承受的扭矩Mk.