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ZJ型轉矩轉速傳感器

 

  該儀器安裝於功率傳動軸之間,它和TR-1型轉矩轉速功率測量儀及CZ型磁粉製動器配合使用,可以測量各種發動機、電機、風機、壓縮機、液壓泵、齒輪箱等動力機械及傳動機械在0-6000轉/分範圍內的轉矩轉速功率。其中ZJ是通過磁電變換輸出具有相位差的二個電壓訊號的傳感器,TR-1是帶打印,顯示的單片機式測量儀。CZ型磁粉製動器激磁電流產生大小可調的阻尼力矩,為成套測功的理想加載器,TR-1及CZ具體使用請閱相關說明書。本公司提供交鑰匙工程的成套測功係統。
 
二、工作原理:

  ZJ型轉矩傳感器主要由扭力軸、磁檢測器,轉筒及殼體等四部分組成。磁檢測器包括配對的兩組內、外齒輪,永久磁鋼和感應線圈。外齒輪安裝載扭力軸測量段的兩端;內齒輪轉筒內,和外齒輪相對,永久磁鋼緊接內齒輪安裝在轉筒內。永久磁鋼,內外齒輪構成環狀閉合磁路,感應線圈固定在殼體的兩端蓋內。在驅動電機帶動下,內齒輪隨同轉筒旋轉。
 
  內外齒輪是變位齒輪,並不齒合,齒頂六由工作氣隙,內外齒輪的齒頂相對時氣隙窄,齒頂和齒槽相對時,氣隙寬。內外齒輪在相對旋轉運動時,齒頂與齒槽交替相對,相對轉動一個齒位時,工作氣隙發生一個周期的變化,磁路的磁阻和磁通隨之相應作周期變化,因此線圈中感應出近似正弦波的電壓訊號,訊號電壓瞬時值的變化和內外齒輪的相對位置的變化是一致的。
 
  如果兩組檢測器的齒輪的投影互相重合時、兩組電壓訊號的相位差為零。安裝時,兩隻內齒輪的投影是重合的。而扭力軸上的兩隻外齒輪是按錯動半個齒安裝的。因此,兩個電壓訊號具有半個周期的相位差,即初始相位差為α0=180°。若齒輪為120齒,分度角為3°,相位差為180°時,相應外齒輪錯動1.5°。
 
  當扭力軸受到扭矩作用時,產生扭角β,兩隻外齒輪的錯位角變為1.5°±β兩個電壓訊號的相差角相應變為:α=120 ×(1.5°±β)=180°±120β。
  扭角和扭矩是成正比例的,因此扭角的變化和扭矩成正比,即相位差角的變化△α=α-α0=±120β=120K1M=KM 式中K1為相位差角和扭矩的比例係數,K=±120K1,“±”另表示轉動方向。
  設扭力軸測量段的直徑為d,長度為L,扭力軸材料的剪切彈性模為G,則K1=32L/πdG。將傳感器的兩個電壓訊號輸入TR-1轉矩轉速功率測量儀,經過儀表將電壓訊號進行放大、整形、檢相、變換成計數脈衝,然後計數和顯示,便可直接讀出扭矩和轉速的測量結果。
  由於采用磁電轉換、相位差原理和數字顯示的轉矩轉速測量方法,因此能進行穩定、可靠、快速、靈敏的高精度測量。它具有如下特點:
 
1.可以測量靜扭矩
 
  當把扭矩臂固定於扭力軸的一端,鎖定另一端時,這時隻要打開傳感器的驅動電機,就可得到輸出信號,並能很方便地對傳感器進行靜態校準。當然,已經過靜校的傳感器就能對靜扭矩和低速下的扭矩進行精密測量了。
 
2.不用滑環
 
  扭矩測量是由非接觸式磁電檢測器的輸出信號來實現的,所以本儀器可以測量其它儀器不可能測量到的高速轉矩。
 
3.精度高,穩定性好
 
 由於扭力軸是由具有優良的彈性,滯後效應極小的高級合金材料製成,所以靈敏度高,殘餘變形小,讀數穩定、可靠。
 
4.操作簡單、方便
 
  該儀器和TR-1相配合,可自動測量並直接讀出扭矩、轉速功率,設置數據存儲後每次開機即可直接測量。
 
三、主要技術參數:

 1、傳感器適用於環境溫度0-55℃,以及相對溫度不超過90%的條件下工作。
 
 2、傳感器適用的轉速範圍及聯軸節重量(見下表):

 

型 號

額定轉矩(N·M

轉速範圍(轉/分)

單隻連軸節重量(<=kg)

ZJ-0.1
 -0.2

12

0-4000
0-4000

0.3
0.3

ZJ-0.5
-1
-2

5
10
20

0-6000
0-6000
0-6000

0.5
0.5
0.5

ZJ-5
  -10
  -20

50
100
200

0-4000
0-4000
0-4000

1.5
2
5

ZJ-50
  -100
  -200

500
1000
2000

0-3000
0-3000
0-3000

10
15
20

ZJ-500
  -1000
  -2000

5000
10000
20000

0-2000
0-2000
0-2000

25
30
35

 

 3、傳感器所需聯軸節、墊塊、測試平板等根據用戶需求,本公司可代為加工。
 
 4、係統總誤差:
 
 (1)靜標精度:在標定傳感器係數的相同環境溫度下(不相同時按溫度係數修正),靜標定誤差應不超過±0.2%。
 (2)在額定轉速範圍內,套筒固定在任意位置時,不同轉速下扭矩測量讀數變化應不大於±0.2%。
 (3)傳感器轉軸轉動,中間套筒在不同位置時,讀數誤差應不超過±0.2%;或者中間套筒轉動(啟動驅動電機),軸在不同位置時,讀數誤差應不超過±0.2%。
  5、測量精度:傳感器與TR-1配合,其測量誤差不超過±0.5%。
  6、允許測量的Zui大扭矩:120%額定值。
  7、輸出電壓信號幅度:不小於0.7V有效值。
  8、外形尺寸見圖二。
  9、工作時間:可連續運行。 

 

 

A

C

L

h1

B

D

H

d1

 

b

h

d

ZJ-0.1,0.2

110

200

260

90

150

180

300

11

120

4

2.5

12

ZJ-0.5,1,2

110

200

260

90

150

180

300

11

120

4

2.5

12

ZJ-5,10,20

172

260

370

100

182

210

320

12

120

8

4.0

26

ZJ-50,100,200

170

300

430

110

200

230

345

16

120

花鍵

8-48×42×8

ZJ-500,1000,2000

224

400

660

120

230

262

390

18

120

10-100×90×14

 

      1、傳感器必須安裝牢靠,以防工作時震動。
      2、傳感器安裝位置如圖三、圖四所示。

      3、傳感器的安裝同心度應不大於0.1mm,否則,儀器的測量精度不易保證。
      4、傳感器負載側的聯軸節應能方便地脫開,以便零點調整。

      5、由於傳感器的轉速信號是軸的轉速與傳感器套筒轉速的代數和,所以當傳感器上的驅動電機打開時,扭力軸轉速應等於儀表轉速讀數減去傳感器電機轉速所得得差值。

      6、傳感器在使用時應力求避免震動。
      7、環境溫度的變化會直接影響儀器的測量精度,當測量精度要求不高時,相對於傳感器標定溫度時溫差在±10℃時,對標定係數可不作修改,如果環境溫度超過這一範圍,就須對傳感器所標定的係數值進行修正,即將TR-1係數修正後使用,才能保證器測試精度,溫度係數的修正按下式計算:

 Xt=Xto[1+εG(t-to)]
 式中:Xt---溫度為t時的傳感器係數。

 Xto----溫度為to時所標定的傳感器係數(即銘牌上的傳感器溫度係數)。
 t-----測量時的實際環境溫度℃。

 to----標定傳感器係數時的環境溫度℃。
 εG----剪切彈性模量G的溫度係數,其值在這裏取為--0.027%。

 例如:傳感器出廠時的標定係數為7215是在10℃下進行標定的,現在為36℃的情況下是用,其修正係數為:  Xt=7215×(1-0.027%×26℃)=7164
 即將傳感器的標定係數修正為7164,並在使用時將TR-1的係數置於7164,若環境溫度仍為10℃,則係數仍為7215。

8、操作步驟:
      (1)將傳感器與被測功率傳動軸及負載框圖順序及上述1-4條安裝連接牢靠。

      (2)將信號輸出線對應接至TR-1,並按傳感器銘牌上標明的係數值設定TR-1的標定係數。
      (3)脫開負載側聯軸節,開動被測機械,調節TR-1的零點,如因轉速過低,輸出電壓信號的幅度低於0.7V時,可開動傳感器上的驅動電機,並使其旋轉方向和測量軸的旋轉方向相反,但這時的轉速按第5條取得。

      (4)聯接好聯軸節,則可進行測量。

9、維護要求:

      (1)傳感器裝配出廠前經過精心調試與補償,切不可隨便拆裝,以免失去精度。
      (2)傳感器經使用一段時間後,如需進行檢定、維護,請返回本廠重新進行標定。

      (3)傳感器應避免在劇烈震動和高溫潮濕環境中使用和保管。
      (4)傳感器的包裝運輸應根據《精密儀器包裝運輸辦法》施行。