非接触式可拆卸扭矩传感器的设计

摘要

在大扭矩机械传动应用场合中，扭矩是旋转轴的主要负荷形式，扭矩测量更是传动线路中的重要内容。低成本、易维护、高稳定性的非接触式扭矩测量方案是更是当今扭矩测量仪器研究的重申之重。首先对各类扭矩测量方案进行分析，提出旋转轴上施加的扭矩可以通过传动轴两端面相对位移量进行衡量的理论。然后通过solid Works对传动轴进行建模，再通过ANSYS对轴体进行有限元仿真，确定了大扭矩传动轴的扭矩与端平面相对位移量的数量关系，标定了传动轴扭矩与端平面相对位移的曲线。进而得出扭矩传感器可以转为通过非接触方式测量旋转轴两端相对位移大小的结论。为达到易维护、低成本的目的，最终在传感器结构设计上，采用了可拆卸结构。传感器不再依附于弹性轴之上，而是一个可以随意安装在任意旋转轴上的独立配件。设计改变了传感器供电方式，新式传感器已不需要外接供电。同时为降低传动轴振动对传感器采集精度带来的影响，扭矩传感器内部已设置有多级滤波系统，可达到10Hz的低通滤波效果。最后对传感器进行了整体仿真实验，仿真结果与理论结果保持一致。