Momen xoắn là gì? Cảm biến đo momen xoắn

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

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

Được thành lập vào năm 1985,  Lorenz Messtechnik đã phát triển thành nhà cung cấp hàng đầu về cảm biến và giải pháp hệ thống để đo lực và mô-men xoắn.

Bằng việc cam kết áp dụng hệ thống quản lý chất lượng cao theo tiêu chuẩn DIN ISO 9001, dây chuyền sản xuất liên tục được kiểm tra và tối ưu hóa. Các cảm biến có thể được hiệu chuẩn từ Lorenz Messtechnik GmbH trong Phòng thí nghiệm Hiệu chuẩn DAkkS của riêng mình, được công nhận theo tiêu chuẩn DIN EN ISO / IEC 17025, với độ chính xác cao nhất.

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)

Cảm biến mô-men xoắn với truyền dẫn không tiếp xúc được cung cấp dưới dạng cảm biến tích cực với bộ khuếch đại đo lường tích hợp như tín hiệu đầu ra tương tự ± 5V, ± 10V , hoặc RS485 hoặc USB kỹ thuật số khả dụng.

Bằng cách truyền không tiếp xúc, dữ liệu đo được truyền mà không cần bảo trì và không bị méo tín hiệu giữa rôto và stato. Đo tốc độ/ góc tích hợp có sẵn như một tùy chọn cho hầu hết các cảm biến không tiếp xúc.

Về mặt cơ học, đầu dò không tiếp xúc của chúng tôi có thể được chia thành 2 phần: cảm biến có ổ trục và cảm biến không ổ trục.

Ưu điểm của đầu dò không ổ trục là ma sát ổ trục không thể làm sai lệch kết quả đo và chúng thường được thiết kế cho tốc độ cao hơn.

Đối với cảm biến kỹ thuật số, chúng tôi phân biệt 2 nhóm sản phẩm: cảm biến có giao diện RS485 hoặc giao diện USB.

Các ứng dụng điển hình cho loại cảm biến này như: công nghệ truyền động trục vít, các ứng dụng thử nghiệm trên băng ghế, kiểm tra động cơ, bánh răng, ổ trục và phớt,… bất cứ nơi nào yêu cầu tốc độ cao trong hoạt động liên tục và tín hiệu đầu ra tiêu chuẩn hóa ở phía cảm biến.

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

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

Theo mặc định, các bộ cảm biến mô-men quay có vòng trượt đã gửi tín hiệu đầu ra tương tự, không được cải tiến của cầu đo biến dạng (gauge bridge), tính bằng mV/V, tín hiệu này được truyền qua vòng trượt chất lượng cao, ít mài mòn.

Cảm biến vòng trượt thường được sử dụng để kiểm tra riêng lẻ, ngẫu nhiên hoặc đo mô-men xoắn, được thực hiện ở tốc độ thấp.

Phép đo tốc độ/góc tích hợp được tiêu chuẩn hóa trong hầu hết các cảm biến mô-men xoắn với bộ truyền vòng trượt.

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

Cảm biến Momen Xoắn phản ứng, trục không quay

Cảm biến mô-men xoắn không quay (đầu dò mô-men xoắn phản ứng hoặc tĩnh) thường được sử dụng để đo phản ứng trong hầu hết các ứng dụng khác nhau. Chúng không bị mài mòn và giống như tất cả các cảm biến mô-men xoắn, được thiết kế theo cách mà lực cắt giới hạn và tải trọng lực đẩy giới hạn, chỉ có sức căng tối thiểu trên phần tử cảm biến và do đó không ảnh hưởng đến phép đo kết quả.

Theo mặc định, các cảm biến cung cấp tín hiệu đầu ra cầu đo biến dạng tương tự, không phù hợp với đơn vị mV/V. Cảm biến mô-men xoắn phản ứng có thể được cung cấp với phạm vi nhiệt độ mở rộng từ -30 °C lên đến 120 °C.

Các ứng dụng điển hình cho loại đầu dò này là ví dụ đo mômen phản ứng trên máy đùn, ứng dụng trên băng ghế thử nghiệm, kiểm tra trình điều khiển trục vít, xác định mômen ma sát ổ trục…

Xem thêm: Cảm biến Momen Xoắn phản ứng, trục không quay

Bộ khuếch đại, hiển thị và chuyển đổi tín hiệu Momen

Lorenz Messtechnik  cung cấp các khớp nối, cáp tương ứng và đi kèm là các bộ khuếch đại đo lường, các bộ chuyển đổi giao diện để chuyển đổi tín hiệu đầu ra của cầu thành tín hiệu điện áp hoặc tín hiệu dòng điện được tiêu chuẩn hóa để kết nối với giao diện tiêu chuẩn; hoặc bộ khuếch đại đo có màn hình tích hợp để hiển thị trực tiếp các giá trị đo được.

Xem thêm: Bộ khuếch đại, hiển thị và chuyển đổi tín hiệu Momen

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.