Jak měřit točivý moment? | Dewesoft

Pokud vám ve škole nechyběly hodiny fyziky, tak si to pamatujte vynutit je efekt, který uvádí tělo do pohybu v průběhu času. Například jednoduchá lineární síla může tlačit (nebo tahat) hmotu v klidu a měnit její rychlost zrychlováním. Točivý moment je síla, která způsobuje, že se těleso otáčí podél své osy otáčení. Točivý moment je tedy kroutící síla zvaná rotační síla.

Nejviditelnějším příkladem točivého momentu je hnací hřídel automobilu. Točivý moment hřídele generovaný motorem uvádí vozidlo do pohybu. Točivý moment je vektor: to znamená, že má směr.

Točivý moment je síla, která otáčí nebo otáčí hnací hřídel, šroub nebo kolo.

Kroutící moment se také nazývá moment nebo moment síly. Točivý moment je obvykle označen symbolem (tau) (řecké písmeno „t“). Jednotka točivého momentu v SI je (N⋅m (Nm)).

V USA se k jeho vyjádření používají stopové libry ((ft/lbs)). Chcete-li převést (N⋅m) na (ft/lbs), jednoduše vydělte N⋅m číslem 1,356.

Proč se měří točivý moment?

Měření mechanického krouticího momentu torzních hřídelů je kritickou fází při návrhu a montáži různých strojů a také při jejich odstraňování. Skutečná hodnota mechanického točivého momentu hřídele, vrtule nebo jiné rotující součásti je jediný způsob, jak zjistit, zda splňují požadavky.

V některých případech musí být krouticí moment nepřetržitě monitorován, například aby se zabránilo potenciálně nebezpečnému překroucení, které by mohlo vést k selhání systému. Měření točivého momentu hraje také důležitou roli v prediktivní údržbě.

Jaké typy točivého momentu existují?

Točivý moment se dělí na dva typy: rotační a reaktivní:

• rotující — tj. rotační nebo dynamický točivý moment;
• reaktivní – tedy stacionární nebo statický točivý moment.

Točivý moment

Tělesa, která se opakovaně (nebo neustále) otáčejí kolem své osy (například hřídele, turbíny, kola), mají krouticí moment.

Reaktivní moment

Statická síla působící na těleso se nazývá reaktivní moment. Když se například pokoušíte utáhnout šroub klíčem, působí na šroub reakční síla. Tato síla je vyvíjena, i když se šroub neotáčí. V takových případech se točivý moment neměří na celou otáčku.

Jak se měří točivý moment?

Točivý moment lze měřit nepřímo nebo přímo. Pokud je známa účinnost motoru a otáčky hřídele, lze točivý moment vypočítat pomocí měřiče výkonu. Toto měření se nazývá nepřímé.

Přesnější metodou je přímé měření točivého momentu pomocí snímačů točivého momentu nebo rotačních měřičů točivého momentu. v čem se liší?

Reaktivní (statické) snímače točivého momentu

Snímač reakčního momentu měří statický moment.

příklad snímač točivého momentu – momentový klíč. Tyto klíče lze použít k přesnému měření krouticího momentu aplikovaného na šroub, matici nebo jiný spojovací prvek. Základna klíče umožňuje nastavit požadovaný utahovací moment, po kterém se ozve cvaknutí, když obsluha utáhne spojovací prvek na požadovaný utahovací moment. Takové klávesy se zpravidla nazývají klikací klávesy. Můžete na nich nastavit několik hodnot točivého momentu.

Digitální momentové klíče mají jehlu nebo digitální displej, který ukazuje velikost působící síly. Řada elektronických modelů (často průmyslových) má paměť, ve které je uložena každá naměřená hodnota (pro dokumentaci nebo kontrolu kvality).

Princip činnosti klikového momentového klíče je demonstrován v následujícím videu:

Snímač reakčního momentu je založen na křemenném piezoelektrickém snímači nebo tenzometru. Dnes jsou na trhu různé typy a konfigurace momentových klíčů a šroubováků.

Snímače točivého momentu

Snímač točivého momentu je převodník, který převádí točivý moment na signál, který lze měřit, analyzovat, zobrazovat a ukládat. Měniče točivého momentu se používají pro testování točivého momentu motoru, testování spalovacích motorů, testování elektromotorů, hřídelí, turbín, generátorů atd.

Krouticí moment lze měřit přímo nebo nepřímo.

Nepřímý Měření točivého momentu je ekonomičtější a pohodlnější metoda měření, jejíž přesnost je nižší než u metody přímého měření. Je vhodný pro aplikace, kde je známa účinnost motoru a lze měřit otáčky hřídele a průtok proudu.

Přímý měření je přesnější způsob. Pro přímé měření je na hřídeli připevněn tenzometr, který měří krouticí moment na hřídeli.

Když se hřídel otáčí motorem, rotační síla bude zanedbatelná. Vzhledem k tuhosti oceli není rotace vidět, ale lze ji měřit pomocí tenzometrů připevněných k hřídeli. Čtyři snímače tvoří Wheatstoneův můstek, jehož výstup je vyvážen a normalizován systémem měření točivého momentu.

Výstup siloměru lze přenášet po drátě (pokud je to možné) nebo dálkově do systému měření točivého momentu nebo sběru dat.

Uvnitř snímače točivého momentu jsou výstupy snímačů zatížení na hřídeli přenášeny do elektronických součástek přes sběrací kroužek (snímače zatížení musí být napájeny). Můžete také připojit bezkomutátorový nebo indukční snímač: zvyšuje rychlost a méně se opotřebovává, což znamená, že vyžaduje méně údržby. Úhel a rychlost otáčení lze měřit pomocí bezkontaktní metody.

Systémy sběru dat Dewesoft jsou ideálním řešením pro měření jakýchkoliv fyzikálních parametrů, včetně točivého momentu. Mají vestavěné jednotky pro konverzi izolovaného signálu, které snižují šum a zajišťují vysokou přesnost dat. Mají také vstupy čítače, rychlosti a enkodéru, díky čemuž jsou vhodné pro současné měření rychlosti, úhlu a polohy hřídele. V systémech sběru dat jsou data z analogových a digitálních měřičů vzájemně zcela synchronizována a tento faktor hraje důležitou roli při řešení jakýchkoli problémů, zejména při testování torzních a rotačních vibrací. Více o tom v další části.

Stacionární systémy měření točivého momentu

Ve výše uvedeném systému je snímač točivého momentu namontován mezi motorem a brzdou s přípojkami na každé straně. Snímač procházející hřídelí je vybaven siloměrem, který měří krouticí moment hřídele. Po převedení je výstup signálu odeslán do systému sběru dat, digitálního displeje nebo poplachového systému (když se data spíše monitorují než zapisují).

V případě potřeby mohou být snímače točivého momentu vybaveny enkodérem, který přesně zobrazuje otáčky a úhel hřídele. Tyto poznatky se používají k analýze torzních a rotačních vibrací. Výstupy otáček a úhlu jsou kritické při použití dynamometrů k výpočtu výkonu (vyjádřeného v (HP) nebo (Kw)) a účinnosti motoru.

Přenosné systémy pro měření točivého momentu

Pro dočasná měření krouticího momentu lze na hnací hřídel namontovat tenzometry. Kompaktní bateriově napájené rozhraní napájí senzory a přenáší data na dálku do blízké konverzní jednotky, kde je lze zaznamenávat, zobrazovat nebo analyzovat pomocí systému sběru dat.

Bezdrátové senzory Parker-Lord jsou kompatibilní se softwarem Dewesoft X a lze je kombinovat se systémy sběru dat a používat na neomezeném počtu kanálů.

Aplikace ordinální analýzy

Torzní vibrace mohou způsobit selhání torzních hřídelů. Analýza rotačních a torzních vibrací je důležitým nástrojem pro odstraňování problémů s hřídelemi, klikovými hřídeli a ozubenými koly v automobilovém, průmyslovém a energetickém průmyslu.

Co je to torzní vibrace?

Torzní vibrace jsou úhlové vibrace tělesa (obvykle hřídele podél osy otáčení). Údaje o mechanických vibracích jsou způsobeny změnami točivého momentu v čase superponovanými na konstantní otáčky torzního hřídele. V automobilovém průmyslu je hlavní příčinou torzních vibrací kolísání čistého výkonu motoru.

Torzní vibrace se posuzují jako změna rychlosti otáčení během cyklu otáčení. Změny rychlosti otáčení jsou způsobeny nestabilním kroutícím momentem nebo proměnným zatížením.

Co je rotační vibrace?

Rotační vibrace jsou dynamickou složkou rychlosti otáčení. Při přesném měření rotačních vibrací hřídele lze v některých oblastech zrychlení pozorovat silnou odchylku v rychlosti otáčení. Vychýlení je způsobeno úhlovou vibrací protínající vlastní úhlovou frekvenci hřídele. Úhlové vibrace se vypočítávají odříznutím konstantní složky rychlosti nebo úhlu rotace;

Torzní kmitání závisí na řadě parametrů: vlastnostech materiálu a provozních podmínkách (teplota, zatížení, rychlost otáčení atd.).

Jak měřit rotační a torzní vibrace

Toto krátké video ukazuje, jak měřit vibrace a rotaci, a popisuje základní teorii a praktické výhody takových měření.

Video měření torzních a rotačních vibrací

Dewesoft X Torsional Vibration Module automaticky vypočítá následující parametry:

• úhel natočení: filtrovaná hodnota úhlu vibrací;
• rychlost otáčení: filtrovaná hodnota rychlosti vibrací;
• torzní úhel: dynamický torzní úhel, což je rozdíl mezi úhly získanými ze snímače 1 a snímače 2;
• torzní rychlost: rozdíl v úhlových rychlostech získaných ze snímače 1 a snímače 2;
• Referenční úhel osy X: referenční úhel, který je vždy mezi 0 a 360° a lze jej použít jako referenci v grafu XY;
• frekvence: ot./min

Výpočty lze provádět během měření i během fáze zpracování (z nezpracovaných dat).

Pro více informací:

Analýza torzních kmitů

Celkový

Snímače točivého momentu se používají k řešení stovek problémů napříč všemi průmyslovými odvětvími. Snímače reakčního momentu se používají v momentových klíčích a dalších nástrojích.

V automobilovém průmyslu jsou snímače točivého momentu instalovány v testovacích stojanech motorů, dynamometrech, testovacích stojanech a stojanech pro testování životnosti. Ale to jsou jen základní aplikace, kromě toho se senzory používají k testování průmyslových klimatizačních jednotek, velkorozměrových krmítek pro zvířata a ptáky, robotiky, montážní a zdravotnické techniky, elektrických zařízení atd.

Točivý moment je důležitým parametrem v mnoha průmyslových odvětvích. Naštěstí jej lze měřit pomocí senzorů a převodníků a zobrazovat, zaznamenávat a analyzovat pomocí systémů sběru dat.