Momen xoắn là gì ? Phân loại cảm biến đo momen xoắn

Momen xoắn là một đại lượng không thể không nhắc đến khi miêu tả động cơ của xe ô tô. Không riêng gì trong lĩnh vực động cơ ô tô, Momen xoắn xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực và trong có ngành công nghiệp. Để giám sát quá trình, thử nghiệm công nghệ truyền động, đảm bảo chất lượng, việc sử dụng cảm biến đo Momen xoắn đã giải quyết các vấn đề hiệu quả. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu thêm về loại cảm biến này nhé!

Momen xoắn là gì?

Momen xoắn là một đại lượng vật lý, nó đại diện cho tác động của một lực làm vật thể quay quanh một trục.

Nếu có một lực tác động khiến vật quay quanh trục thì sẽ khiến nó xoay quanh 1 điểm, lúc này momen xoắn sẽ xuất hiện. Bên cạnh đó, hướng của nó tùy thuộc vào hướng của lực tác động lên trục.

Công thức tính mô men xoắn

Để tính được thông số này, chúng ta cần phải biết được gia tốc của lực tuyến tính, khối lượng và cả khoảng cách lực đó cách trục quay bao nhiêu. Theo đó, bạn sẽ nhận được các kết quả khác nhau tùy vào sự thay đổi các số liệu.

Ta có công thức tính momen xoắn như sau: T= P*9.55/n

• Trong đó T là momen xoắn của động cơ đơn vị là Nm
• P là công suất đơn vị là kW
• n là tốc độ động cơ đơn vị tính là vòng/phút.

Cảm biến đo Momen xoắn là gì?

Cảm biến đo Momen xoắn tên tiếng Anh là Torque sensor. Cảm biến đo Momen xoắn có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu đầu vào dạng cơ học (lực) thành tín hiệu điện ở đầu ra.

Thiết bị này được sử dụng vô cùng phổ biến trong cuộc sống, đặc biệt là trong ngành công nghiệp ô tô. Trong đó, có những quy trình lắp ráp cần phải chính xác số đo của lực momen. Điều này nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và kiểm soát chất lượng.

Nhờ loại cảm biến này mà người ta có thể kiểm tra được hoạt động của bộ truyền động đối với động cơ. Từ đó xác định quá trình lắp ráp đã được vận hàng đúng chưa. Lúc này momen lực và tốc độ quay sẽ được ghi lại và tiến hành lưu trữ.

Nguyên tắc đo momen xoắn phổ biến nhất sử dụng công nghệ đo biến dạng ngoại quan. Trong đó các strain gauge đo biến dạng được liên kết với một trục với thiết kế phù hợp. Đầu dò momen xoắn với trục tròn có đồng hồ đo biến dạng nghiêng 45 độ. Tuy nhiên, thiết kế và cấu hình của thiết bị sẽ do ứng dụng quyết định và trục có thể có dạng đặc hoặc rỗng. Cũng như mặt cắt có thể có hình dạng khác bên cạnh hình chữ thập và hình vuông để thu được tín hiệu tối đa đầu ra có sẵn từ phép đo.

Khi lực xoắn tác dụng lên trục làm cho trục xoắn, ứng suất cắt được tạo ra. Chúng được đo bằng cách liên kết các strain gauge đo biến dạng ở góc 45 ° với trục mô-men xoắn nằm ngang. Vì ứng suất cắt gây ra trong trục là như nhau trong suốt chiều dài của nó. Nên các strain gauge đo biến dạng có thể được kết dính tại bất kỳ điểm nào. Tuy nhiên, trong thực tế ta thường đặt chúng ở trung tâm, càng xa càng tốt khỏi ứng suất giả có thể gây ra tại các giao diện cơ học.

Phân loại cảm biến momen xoắn

Có hai loại cảm biến chính: cảm biến momen xoắn quay (Rotary torque sensor) và cảm biến mô-men xoắn phản ứng (Reaction torque sensor).

• Cảm biến momen xoắn phản ứng (Reaction torque sensor)

Cảm biến momen xoắn phản ứng không có bộ phận chuyển động nên chúng nhận mô-men xoắn phản ứng thông qua hệ thống của bạn.

Cảm biến momen xoắn phản ứng có một đầu được lắp cố định vào mặt đất hoặc một bộ phận kết cấu cứng và mặt kia với trục quay hoặc bộ phận quay. Chuyển động quay tạo ra lực cắt giữa các mặt bích, lực này được giữ lại strain gauges liên kết với các sensor beams và được cầu Wheatstone chuyển thành dòng điện.

• Cảm biến momen xoắn quay (Rotary Torque Sensors)

Rotary Torque Sensors được sử dụng trong các ứng dụng mà phép đo mô-men xoắn phải được thực hiện ở trục quay, động cơ hoặc động cơ tĩnh. Trong trường hợp này, đầu dò phải quay thẳng hàng được gắn vào trục. Bộ chuyển đổi mô-men quay được gắn với một vòng trượt hoặc thiết bị điện tử không dây để truyền tín hiệu mô-men xoắn trong khi quay (cảm biến không tiếp xúc).

Có hai loại Rotary Torque Sensors gồm: cảm biến momen xoắn quay với vòng trượt (Rotating Torque Sensors with Slip Rings) và cảm biến momen xoắn quay không tiếp xúc (Rotating Torque Sensors with Non Contact Transmission). Cảm biến mô men quay thường được sử dụng trong các ứng dụng trên trục quay. Cảm biến mô-men xoắn không tiếp xúc sử dụng công nghệ từ tính hoặc cảm ứng để cung cấp các phép đo chính xác ở tốc độ quay cao.

Lựa chọn cảm biến đo momen xoắn

Để đo mô-men xoắn một cách hiệu quả, điều quan trọng là phải hiểu các yếu tố liên quan đến việc tạo ra mô-men xoắn cũng như những yếu tố có thể làm thay đổi phép đo mô-men xoắn, vì những yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn sản phẩm phù hợp. Các tiêu chí quan trọng như loại cảm biến, tốc độ, không gian lắp đặt, thời gian đo và môi trường mà phép đo đang diễn ra là một trong những tiêu chí quan trọng nhất sẽ quyết định việc lựa chọn cảm biến mô-men xoắn thích hợp.

Đối với đo mô-men xoắn động, vị trí của phép đo là rất quan trọng để đảm bảo rằng mô-men xoắn thực được đo và tránh được các phép đo sai do các bộ phận liền kề trong bộ truyền động hoặc các bộ phận làm ẩm hệ thống đo mô-men xoắn, bao gồm cả bản thân hệ thống đo gây ra.

Thông thường, các yếu tố vật lý và môi trường sẽ xác định chính xác việc lựa chọn thiết bị thích hợp. Việc lựa chọn định mức đầu dò, hệ thống truyền dẫn và kết nối cơ khí chính xác sẽ đảm bảo giải pháp đo lường không đắt ngân sách cho phép mà vẫn đạt được độ chính xác và độ tin cậy tối đa.

Cảm biến đo Momen xoắn của hãng Lorenz Messtechnik

Lorenz Messtechnik chuyên cung cấp các cảm biến Momen xoắn chắc chắn và đáng tin cậy với nhiều phiên bản và dải đo khác nhau phù hợp với từng yêu cầu ứng dụng. Sản phẩm của chúng tôi gồm cảm biến Momen Xoắn dạng phản ứng, trục không quay; trục quay với vòng trượt hoặc trục quay không tiếp xúc; với tùy chọn tích hợp đo tốc độ/ góc; rôto có ổ trục hoặc rôto không ổ trục; trục với thiết kế tròn, vuông, lục giác, mặt bích hoặc đặc biệt…

• Cảm biến momen xoắn quay không tiếp xúc (Rotating Torque Sensors with Non Contact Transmission)

Torque transducers with non contact transmission are supplied as active sensors with integrated measuring amplifiers; as output signals, analog ±5V by default, ±10V optionally, or digital RS485 or USB are available.

By the non contact transmission, the measurement data are transmitted maintenance-free and without signal distortion between rotor and stator. Integrated speed/angle measurement is available as an option for al­most all non contact sensors.
Mechanically, our non contact transducers can be divided in 2 sections: sen­sors with bearings and bearingless sensors.

The advantage of bearingless transducers is that bearing friction cannot falsify the measurement result and they are usually designed for higher speeds.
For digital sensors, we distinguish 2 product groups: sensors with RS485 interfaces or transducers with USB interfaces.

RS485 torque transducers are characterized by a particularly high noise immunity, even with very long connection cables. For displaying, our USB sensors do not require additional and often expensive and complicated to use measuring amplifiers. Via plug-and-play, the transmitter can be eas­ily connected to a standard PC. Before initial operation, only the USB driv­er, included in the scope of delivery, as well as the configuration and anal­ysis software must be installed on the PC.
Typical applications for this sensor type are for example screw driving technologies, test bench applications such as the examination of en­gines, gears, bearings and seals, … wherever high speeds in continuous oper­a­tion and standardized output signals are required on sensor side.

• Cảm biến momen xoắn quay với vòng trượt (Rotating Torque Sensors with Slip Rings)

By default, rotating torque transducers with slip rings sent an analog, un­amplified strain gauge bridge output signal in mV/V, which is trans­mit­ted via high-quality, low-wear slip rings.

Slip ring sensors are generally used for individual, random inspections or torque measurements, performed at low speed.

An integrated speed/angle measurement is standardized in most torque sensors with slip ring transmission.

Typical applications for this type of sensor are for example screw driving technologies, test bench applications such as testing of engines, gears, bearings and seals .

• Cảm biến Momen Xoắn phản ứng, trục không quay

Non-rotating torque sensors (reactive or static torque transducers) are generally used for reaction measurements in most varying applications. They are wear-free and, like all of our torque sensors, designed in such way that the limit shear force and the limit thrust load, indicated in our technical data, only have minimum strain on the sensor element and thus do not affect the measurement result.

By default, our sensors provide an analog, unamplified strain gauge bridge output signal in mV/V.

Optionally, our reactive torque sensors can be supplied with an extended temperature range of -30°C up to 120°C.

Typical applications for this type of transducer are for example reaction torque measurements on extruders, test bench applications, screw driver testing, determination of bearing friction torques ..

MC&TT là nhà phân phối chính hãng các sản phẩm cảm biến đo momen xoắn cao cấp từ các thương hiệu hàng đầu Lorenz Messtechnik với mức giá cạnh tranh và chế độ bảo hành, tư vấn nhiệt tình và nhanh chóng.