浅析扭矩计量检测装置与检测方法

周小江　邸翔

摘 要：本文首先阐述了扭矩计量检测装置，接着分析了扭矩检测方法，最后对扭矩测试仪的校准方法进行了探讨。

关键词：扭矩计量;检测装置;检测方法

引言

扭矩检测装置是工业生产过程中不可缺少的。扭矩测量装置能准确地检测出部件的扭矩值，确保装置能被拧紧，使产品安全稳定地运行。扭矩检测装置在工业生产过程中起着重要作用。通过科学合理的检测装置和方法，保证了扭矩检测的准确性。

1 扭矩计量检测装置

1.1 油封连续旋转扭矩检测装置

传统的油封连续转动扭矩检测装置，借助刚性或弹性耦合，将扭矩传感器与被测油封连接起来，在连续转动条件下检测油封的扭矩。由于加工过程中不可避免的误差，装配时无法保证样品轴与传感器轴的同心度，连接方法可能会使扭矩传感器受到弯曲力矩的干扰。扭矩传感器作为一种元件，其灵敏度很高，不应受到弯曲力矩的干扰，尤其是两端的输入和输出轴。如果扭矩传感器两端的输入和输出轴受到弯曲力矩的干扰，扭矩传感器的输出值将受到影响并偏离真实值。

1.2 高阻尼橡胶传动组件扭矩检测装置

高阻尼橡胶传动元件扭矩检测装置，主要产品为橡胶吸盘，工作台上方设有夹具，起到限制橡胶吸盘外圈转动的作用。橡胶吸盘内环与扭转机构连接，起到使橡胶吸盘相内环的作用。对于外环转动，扭转机构不仅装有扭矩传感器，而且输入端与动力装置相连。报警灯和操作台通过信号形式与扭矩传感器相连。

1.3 大规格矩形截面扭簧检测装置

矩形扭转弹簧是一种截面为矩形的扭转弹簧。其外径大于100mm，截面大于8mm×6.4mm。在这种情况下，扭转弹簧是顶出装置的核心部件，对实现顶出功能起到了作用。为了保证扭转弹簧的正常性能，必须根据设计要求对扭转弹簧进行检测和设置。扭簧的结构与传统扭簧的结构有很大的不同。其突出特点是无外梁墙，规格大，在试验和安装过程中需要较大的扭转角。其最大扭转角可达162°，在安装加工过程中最大扭转角可达195°，可直接用作检测设备。

2 扭矩检测方法

2.1 扭矩传感器检测方法

传统的扭矩传感器检测方法主要有：1）将扭矩传感器连接在被测对象和驱动装置之间;2）在测试前将应变计连接到被测对象的相关部件上。第一种检测方法一般适用于连续旋转。这种方法的缺点是需要更高的安装要求。对于一些小的工件，扭矩传感器的安装会影响测试结果，而且更难夹紧。另外，测试结果也可能受到传感器本身负载效应的影响;第二种方法对被测物体表面提出了很高的要求，不适用于连续旋转物体的测量。对于一些检测要求较低的对象，通常可以使用非扭矩传感器检测。该方法非常适用于实时疲劳试验中扭矩变化的监测。

2.2 重载复合驱动系统检测方法

在重载复合驱动系统中，需要机器人臂的精确定位和大负载驱动。利用伺服电机的高精度和液压系统的大负载能力，在充分发挥各自优势的基础上，利用液压电机对平衡臂的负载进行扭矩跟踪。在关节位置跟踪伺服电机，保证关节臂同步跟踪伺服电机，达到最终目标。同时，负责驱动关节式机械手的伺服电机的定位功能和承载功能应部分分离，并在液压系统的辅助下实现复合伺服驱动，操作手的承载能力可以大大提高，以确保在重载条件下，铰接臂能够保持较高的定位精度。

2.3 联合收获机脱粒滚筒扭矩检测方法

脱粒滚筒扭矩的测量主要有两种方法，即扭矩传感器和皮带张紧度。研究表明，在滚筒轴上安装应变片可以测量滚筒的扭矩。考虑到滚筒轴刚度大，扭矩传感器可以在不发生明显变形的情况下使用，但存在系统结构复杂、安装不方便的缺点。对于皮带张力，滚筒负荷的变化可以通过皮带张力敏感地反映出来，滚筒负荷与滚筒扭矩成正比。

3 扭矩测试仪的校准方法

3.1 硬连接、软连接的测试

根据不同的连接特点，螺栓连接可分为软连接和硬连接。在硬连接方式下，扭矩与旋转角的二维关系中的斜率较大。也就是说，硬连接达到相同扭矩所需的时间更少。相反，在软连接模式下，坡度相对较小。这意味着当进行螺栓连接时，需要额外旋转以达到设定扭矩值。

3.2 气动扭矩扳子的连接方式

（1）连接方式分析。用扭矩仪测量气动扭矩扳手时，为了避免气动扭矩扳手冲击脉冲造成的误差，一般不考虑直接连接两个装置，而是在它们之间安装一个传动装置，即螺栓连接模拟器。其功能是接收气动扭矩扳手产生的脉冲，起到缓冲和消解作用，保证另一端静扭矩测试仪正常工作，减少测量过程中可能产生的误差影响。

（2）试验过程研究。螺栓模拟连接器的功能是自动检测输出扭矩，并将测试结果与系统的标准值进行比较。如果实际输出扭矩达到标准值，将产生一个脉冲以完全分离气动马达。在这个过程中，与气动马达连接的紧固件也会受到一定的冲击力。由于紧固件是弹性的，它也会产生与冲击力相反的反弹力。反弹力的存在可以平衡扭矩值，使螺栓连接模拟器能够测量出气动扭矩扳手的最大扭矩。

（3）使用气动扭矩扳手时，气动马达的旋转直接带动转子高速旋转。旋转过程中产生的离心力作用于转子周围的弹性垫圈。其中一部分离心力使弹性垫圈变形，达到吸收效果，另一部分离心力转化为冲击力，冲击力传递到与弹性垫圈连接的金属弹簧片上。金属弹簧片能承受有限的冲击力，当扭矩产生的冲击力小于弹簧片能承受的最大力矩时，气动马达固定在螺纹紧固件上;反之，如果扭矩产生的冲击力小于弹簧片能承受的力矩最大值，转子会打滑，静止不动。气动扳手的最大扭矩由扭矩扳手测量。

结束语

本文对扭矩检测装置和检测方法进行了分析，使人们能够了解扭矩检测装置和扭矩检测的重要性。随着科学技术的发展，扭矩检测装置的种类和检测方法越来越多。为了提高产品的准确度，其应用领域越来越广泛，未来将有较好的发展前景。

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