一种新型扭矩传感器校验仪

　　1　引　言

　　大型设备的扭矩监测越来越受到重视[1~3],扭矩传感器校验仪是保证扭矩传感器质量的手段,目前,扭矩传感器的校验大多采用传统的悬臂梁加砝码的方法,其优点是操作简单、可靠,但是校验只能在静态下进行,而且加载的形式单一[2,4,5]。

　　本文以Labview为工具,将虚拟仪器技术引入大型扭矩传感器校验仪的研制中,发挥虚拟仪器灵活、可自定义、具有强大数据处理和分析功能、易于嵌入数字补偿以及开发周期短等特点,使扭矩传感器校验仪能够具有灵活的加载方式,从而为大型扭矩传感器校验提供了新的技术手段和方法。

　　2　扭矩传感器校验仪的结构

　　2·1　结构

　　扭矩传感器校验仪结构如图1所示,1、11为脉冲编码器,作用是测量转速;2为交流变频电机,功率22 kW,额定转速1 500 r/min,最高转速3 000 r/min,额定力矩141 Nm;4为减速机,传动比I=3·75(400 r/min,358Nm),采用精密齿轮减速器,输入、输出轴为同轴双向伸出;6、8为支架,直径120~200mm;7为被测传感器;10为磁粉制动器,在磁粉制动器壳体上紧固一环形盘,在盘上对称设计两个500mm长的力臂,在力臂上安装四个力传感器,两个对称作用的高精度力传感器制动转动实现力矩测量,具体见如图2所示;14为底座,尺寸64420mm×1800mm×1600mm。

　　2·2　扭矩传感器校验仪的测量原理

　　首先把标准的扭矩传感器安装在图1中被测传感器的位置,标定安装在磁粉制动器上的力传感器(磁粉制动器与力传感器的连接方式见图2),记录磁粉制动器的电流控制器输出的电压值及对应的力传感器的输出值和标准传感器的值,然后应用最小二乘法拟合最佳曲线,找出它们之间的关系。卸下标准传感器,再把被测扭矩传感器安装在被测位置。通过已经找到的曲线关系可以算出被测传感器的输出值。然后与被测扭矩传感器的显示值进行比较和校验。

　　通过控制磁粉制动器输入电流,从而达到改变加载形式的目的。它能够使扭矩传感器校验仪在动态运行状态下进行校验,是对传统的静态下校验方法的改进。

　　3　扭矩传感器校验仪的测控系统

　　扭矩传感器校验仪需要控制的对象包括两个,一是驱动单元的变频电机,另一个是负载单元的磁粉制动器。测控系统如图3所示

　　3·1　系统元件的设计

　　(1)变频电机选用22 kW变频电机,控制器为三菱30 kW变频控制器。

　　(2)选用江苏海安公司生产的CZK-100型磁粉制动器,最大扭矩1000N·m,额定功率6kW,最大电流3A,时间常数200 ms,最高容许转速1 000 r/min,轴径50。配套使用可调电流源为WLK-3,由工控机控制。