47558 Obraz8

Czujniki siły i momentu obrotowego Zasady pomiarów

89

skręcającego występuje pod kątem 45° do osi wałka (rys. 10).

Poniżej opisano wszystkie charakterystyczne sposoby przenoszenia sygnałów pomiarowych, w tym także metodą bezstykowego ich pobierania od obracających się wałów.

W przypadku pomiaru momentu na kole kierowniczym trzeba spełnić istotne wymagania, aby przebieg pomiaru (w rozumieniu scalenia modułów czujnika) pozwolił równocześnie, przy niewielkim zwiększaniu kąta skrętu (ponad pełen obrót o 360°) wyznaczyć go z dużą dokładnością.

Czujniki pomiarów naprężeń

Doczepione do skręcanych wałów czujniki magnetosprężyste są wprawdzie znane, jednak bardzo drogie.

Ponieważ materiały stosowane na wały z punktu widzenia właściwości magneto-sprężystych często nie są korzystne, poszukuje się różnych sposobów powlekania powierzchni mierzonych wałów warstwą magnetosprężystą.

Jak dotąd nie znaleziono takiej powłoki, która zapewnia dostatecznie dobrą jakość pomiaru. Dlatego prawie wyłącznie stosuje się tensometryczną metodę pomiarów (rys. 11).

Mostkowy przetwornik tcnsometryczny wychwytuje naprężenia mechaniczne. Mostek jest zasilany transformatorowo (poprzez prostownik znajdujący się na wale i elektronikę regulacyjną niezależną od szczeliny powietrznej). Dalsze układy elektroniczne na wale umożliwiają wzmocnienie sygnału pomiarowego i jego przetworzenie w niezależną od szczeliny powietrznej postać prądu przemiennego (np. analog częstotliwościowy), który jest również rozprzęgany transformatorowo. Na większych wałkach udaje się całą niezbędną elektronikę zintegrować w jednym chipie. Tensometry mogą być umieszczone na stalowych krążkach i napawane na wał. Przy takim rozmieszczeniu czujnik jest tani i dokładny.

Czujniki pomiarów kąta (przemieszczeń skrętnych)

Czujniki różnicowe kąta Kąt skrętu można wyznaczyć względnie prostymi i łatwymi sposobami, gdy na obu końcach skręcanego wału (w odległości ok.

5... 10 cm) umieszczone są dwa niezależne, przyrostowe lub mierzące wartości bezwzględne, przetworniki prędkości obrotowej analogowe lub cyfrowe (bezstykowe), co pokazano na rys. 12.

Ich różnica wskazań ę₂ - ę_l jest miarą kąta skręcenia wału.

Ta metoda miała dotąd znaczenie (jako zbyt droga) przy dokładnym sprawdzaniu bardzo precyzyjnego łożyskowania, jak również przy wyznaczaniu na całym obwodzie odpowiednio dokładnych przyrostów kąta względnie podziału kątowego.

Poszukuje się jednak tańszych rozwiązań tego problemu (magnetycznych, optycznych), gdyż tym sposobem uzyskuje się dwie znaczące korzyści:

•    możliwość jednoczesnego pomiaru kąta obrotu tym samym układem pomiarowym,

•    możliwość wykonania czujnika jako wtykowego (ang. plug-in) przy niewielkiej modyfikacji wałka skrętnego.

Czujniki wiroprądowe

Na każdym z końców odcinka pomiarowego na wałku znajduje się tulejka szczelinowa, kołnierzowo zamocowana do wałka mierzonego. Są one współśrodkowo umieszczone jedna w drugiej. Każda z nich ma dwa rzędy szczelin tak rozmieszczonych, że gdy przy skręcaniu wałka w jednym rzędzie prześwit

Rysunek 12

1,2- czujniki kąta /

/ prędkości kątowej

3 - znaczniki kąta

/ - skręcany odcinek

pomiarowy

M - moment

obrotowy

<P,,₂ - sygnały kąta

skręcenia