智能型在线力矩测量

　　1　前言

　　长期以来洗衣机离合器正、反制动力矩的检测用传统的人工吊法码,目测读数或凭经验手感估计的方法测量,测量精度低,误差大,严重地影响洗衣机的洗衣特性和脱水特性。用连续在线检测替代传统的手工检测,则可降低工人劳动强度,提高测试精度和效率,从而保证产品质量。

　　2　洗衣机离合器正、反制动力矩验收标准和检测中的问题

　　国家标准规定正制动力矩要求在2.94～8.84N·m之间,反转制动力矩在外轴扭转角度不超过5°的情况下,小于20N·m,即要求离合器有一定正转制动力矩,保证洗衣机在正转洗涤时抱住内桶,防止内桶跟转;同时保证洗衣机在高速脱水时,打开桶盖后能迅速制动,所以离合器正转制动力矩不可太小,但又不可太大,因为太大,脱水制动过快,会使整个洗衣机晃动。反转制动力矩是保证洗衣机在反转洗涤时内桶不致跟转。松下型全自动洗衣机的反转制动采用一条制动扭簧,制动扭簧制动力矩为角位移的函数,即:

　　M=G·Q+M0(2—1)

　　式中　G——扭转刚度

　　M0——预扭力矩

　　角位移θ越大,制动力矩越大,国家标准规定:转动角度不应超过离合器弹簧的棘轮(24齿)的半个齿的角度,即小于7.5°,因此检测反转制动力矩时,被测离合器的传动装置处于堵转状态,检测反转制动力矩达20N·m的同时,要测量扭簧的角位移(即堵转角位移)不超过5°为合格。

　　从上述国家标准可见正转制动力矩实际上是测量静态力矩(稳速运行负载力矩),反转制动力矩实际上是测量动态力矩(给被测离合器连续加载,动态地测量输出转矩)。动态力矩测量精度取决力矩测量传感器、系统的扭转惯量和扭转刚度等因素,这些因素将会改变被测机械系统的固有频率和动态特性,使动态力矩发生变化,动态响应特性如何,能否跟踪加载力矩曲线是本系统正确测量的关键。加载力矩曲线由自动线性力矩发生器产生,如图2—1曲线①所示,由于检测系统扭转惯量、扭转刚度的影响,其响应曲线如图2—1中的曲线②,为此检测系统必须解决响应误差。

　　3　检测系统组成

　　检测系统组成如图3—1所示。图3—1中力矩传感器采用ZJ型相位差式转矩转速传感器,当在它的轴上施加转矩时,在两个信号线圈中产生的感应电势的相位差角也随之发生相应的变化,相位差角的变化量与外加转矩成正比,即M=KΔθ,其中M为外加转矩,K为系数,Δθ为两个信号线圈中的感应电势的相位差角。实际测量时,Δθ由两部分构成,一是两个信号盘齿安装时的初始偏差角θ0,另一部分是受转矩M作用后,弹性轴变形产生的偏转角θ0,信号整形部分采用滤波环节消除大部分干扰,送入检相器,然后和标准时钟(1MHz)相与,与门1输出脉冲的个数即对应着信号的相位差,转矩计数器对该脉冲计数得到数值N2,同时将任一路信号经过放大整形后和标准时钟脉冲相与,送入转速计数器得计数值N1,与门的开启时间均被控制为轴旋转一周的时间,因而N1和N2都是转一周的计数值,则相位差角为: