Phụ lục bài viết
Mô-men xoắn là gì?
Nếu bạn còn nhớ từ lớp vật lý, lực là một yếu tố đầu vào làm thay đổi chuyển động của một vật thể theo thời gian. Ví dụ, một lực tuyến tính đơn giản có thể đẩy (hoặc kéo) một khối ở trạng thái nghỉ, thay đổi vận tốc của nó bằng cách gia tốc nó theo thời gian. Mô-men xoắn là lực làm cho một vật quay quanh một trục quay. Do đó, mô-men xoắn là một “lực xoắn”, hay còn gọi là lực quay.
Ví dụ rõ ràng nhất về mô-men xoắn là trục truyền động trong ô tô của bạn. Lượng mô-men xoắn mà động cơ có thể tạo ra trong trục đó quyết định khả năng hoạt động của ô tô. Mô-men xoắn là một vectơ, nghĩa là nó hoạt động theo một hướng nhất định.
Mô-men xoắn là một “lực xoắn” nhằm mục đích xoay hoặc xoay trục truyền động, vít, bu-lông hoặc bánh xe.
Mô-men xoắn cũng có thể được gọi là thời điểm hoặc thời điểm của lực. Mô-men xoắn nói chung được đưa ra với ký hiệu τ (chữ cái viết thường của Hy Lạp “t”). Đơn vị hệ SI cho momen (momen lực) là Nxm (Newton-mét).
Ở Hoa Kỳ, mô-men xoắn thường được biểu thị bằng foot-pound (ft/lbs). Để chuyển đổi Nxm đến ft/lbs, chỉ cần chia giá trị Nxm cho 1,356.
Tại sao chúng ta cần đo mô-men xoắn?
Đo mô-men xoắn cơ học của trục quay là điều cần thiết khi thiết kế, chạy thử và xử lý sự cố tất cả các loại máy móc. Biết mô-men xoắn cơ học thực sự của trục, cánh quạt hoặc bộ phận quay khác là cách duy nhất để biết rằng nó đáp ứng các thông số kỹ thuật của nó.
Trong một số ứng dụng, điều quan trọng là phải luôn biết mô-men xoắn là bao nhiêu, để đề phòng mô-men xoắn quá mức nguy hiểm tiềm ẩn có thể dẫn đến hư hỏng hoặc hỏng hóc hệ thống. Các phép đo mô-men xoắn là một phần quan trọng của bảo trì dự đoán.
Các loại chính của mô-men xoắn là gì?
Có hai loại mômen quay: mômen quay và mômen phản ứng:
- Mô-men quay hay còn gọi là mô-men xoắn quay hoặc động
- Mô-men xoắn phản ứng hay còn gọi là mô-men xoắn tĩnh hoặc tĩnh
Mô-men xoắn quay (còn gọi là quay hoặc động)
Các vật thể như trục, tua-bin và bánh xe quay nhiều lần (hoặc không ngừng) quanh một trục, có mô-men xoắn quay hoặc “quay”.
Mô-men xoắn phản ứng (còn gọi là cố định hoặc tĩnh)
Lực tĩnh tác dụng lên một vật được gọi là phản lực hoặc mômen đứng yên. Ví dụ: khi bạn đặt một cờ lê vấu vào một bu lông và sau đó cố gắng siết chặt nó, bạn đang tác dụng mô-men xoắn phản lực lên nó. Ngay cả khi bu-lông không quay nhiều hoặc hoàn toàn không quay, mô-men xoắn phản ứng vẫn xuất hiện. Trong trường hợp này, mô-men xoắn được đo trong ít hơn một vòng quay.
Mô-men xoắn được đo như thế nào?
Mô-men xoắn có thể được đo gián tiếp và trực tiếp. Nếu bạn biết hiệu suất của động cơ và tốc độ trục, bạn có thể sử dụng đồng hồ đo công suất để ước tính mô-men xoắn. Đây là một cách gián tiếp để đo mô-men xoắn.
Một cách tốt hơn và chính xác hơn để đo mô-men xoắn là sử dụng phương pháp trực tiếp, sử dụng cảm biến mô-men xoắn phản ứng hoặc cảm biến mô-men quay. Sự khác biệt là gì?
Cảm biến mô-men xoắn phản ứng (tĩnh)
Một cảm biến mô-men xoắn phản ứng đo mô-men xoắn tĩnh hoặc không quay.
Một ví dụ điển hình về cảm biến mô-men xoắn phản ứng là cờ lê mô-men xoắn. Công cụ này được sử dụng để đảm bảo rằng một lượng mô-men xoắn chính xác được áp dụng cho bu-lông, đai ốc hoặc dây buộc khác. Đế của cờ lê có khả năng điều chỉnh theo lượng mô-men xoắn mong muốn và khi người vận hành tác dụng lực, một tiếng lách cách có thể nghe được sẽ phát ra khi đạt được mô-men xoắn chính xác. Chúng thường được gọi là cờ lê mô-men xoắn “click” và chúng cung cấp một số điểm đặt có thể điều chỉnh.
Cờ lê mô-men xoắn kỹ thuật số có thước đo kim hoặc màn hình kỹ thuật số hiển thị mô-men xoắn được áp dụng. Một số mẫu điện tử, đặc biệt là những mẫu dành cho công việc tại nhà máy, có bộ nhớ lưu trữ từng thao tác cho mục đích kiểm soát chất lượng và tài liệu.
Để có minh họa đơn giản về cách sử dụng cờ lê lực “click”, hãy xem video này:
Cảm biến mô-men xoắn phản ứng sử dụng cảm biến áp điện dựa trên thạch anh hoặc cảm biến đo biến dạng để đo mô-men xoắn. Có rất nhiều loại và biến thể của cờ lê lực và tua vít lực.
Cảm biến mô-men xoắn quay (động)
Cảm biến mô-men xoắn quay là một bộ chuyển đổi chuyển đổi mô-men xoắn quay thành đầu ra mà chúng ta có thể đo, hiển thị, phân tích và lưu trữ. Đầu dò mô-men xoắn quay được sử dụng cho các bệ thử mô-men xoắn động cơ, thử nghiệm động cơ đốt trong, thử nghiệm động cơ điện, trục truyền động, tua-bin, máy phát điện, v.v.
Có cả phương pháp trực tiếp và gián tiếp để đo mô-men xoắn.
Các phương pháp đo mô-men xoắn gián tiếp có thể rẻ hơn và dễ thực hiện hơn trên một trục hiện có, nhưng chúng không chính xác bằng phương pháp đo mô-men xoắn trực tiếp. Nếu bạn biết hiệu suất của động cơ và bạn có thể đo tốc độ trục cũng như mức tiêu thụ hiện tại của nó, bạn có thể ước tính mô-men xoắn theo cách này.
Các phương pháp đo momen xoắn trực tiếp chính xác hơn các phương pháp gián tiếp. Hầu hết chúng liên quan đến việc sử dụng thiết bị đo sức căng gắn trên trục truyền động. Cảm biến này đo trực tiếp lực xoắn trên chính trục.
Khi động cơ quay trục, nó sẽ xoắn rất nhẹ. Do độ cứng của thép, hiện tượng xoắn không thể nhìn thấy bằng mắt thường nhưng có thể phát hiện được bằng thiết bị đo biến dạng được liên kết với trục. Sự sắp xếp của bốn đồng hồ đo bao gồm một cầu Wheatstone, đầu ra của nó được cân bằng và điều hòa bởi hệ thống đo mô-men xoắn quay.
Đầu ra của thiết bị đo biến dạng này có thể được nối dây trực tiếp (nếu có thể) hoặc được đo từ xa không dây để đo mô-men xoắn hoặc DAQ (thu thập dữ liệu)
Bên trong chính cảm biến mô-men xoắn quay, đầu ra từ cảm biến đo biến dạng gắn trên trục được gửi đến thiết bị điện tử bằng cách sử dụng vòng trượt (cảm biến đo biến dạng phải được cấp nguồn). Ngoài ra, có thể sử dụng kết nối cảm biến không chổi than hoặc cảm biến cảm ứng, cho phép tốc độ cao hơn và ít hao mòn vật lý hơn, dẫn đến ít phải bảo trì hơn trong thời gian dài. Góc và RPM cũng có thể được đo không tiếp xúc.
Các hệ thống DAQ là lý tưởng để đo tất cả các thông số vật lý, bao gồm cả mô-men xoắn. Chúng cung cấp khả năng điều hòa tín hiệu riêng biệt để đảm bảo thu thập dữ liệu có độ nhiễu thấp và độ chính xác cao. Chúng cũng cung cấp các đầu vào bộ đếm/RPM/bộ mã hóa tốc độ cao lý tưởng để đo đồng thời tốc độ, góc và vị trí của trục. Trong các hệ thống DAQ, dữ liệu bộ đếm tương tự và kỹ thuật số được đồng bộ hóa chính xác, điều này rất quan trọng đối với mọi ứng dụng – nhưng đặc biệt là khi tiến hành các thử nghiệm rung động quay và xoắn. Thêm về điều đó trong phần tiếp theo.
Hệ thống đo lường mô-men xoắn quay được cài đặt vĩnh viễn
Trong hệ thống hiển thị ở trên, một cảm biến mô-men quay được gắn giữa động cơ và phanh, sử dụng các khớp nối ở mỗi bên. Trục chạy qua cảm biến được trang bị cảm biến đo sức căng để đo lực xoắn trên trục. Đầu ra của tín hiệu này được điều hòa và gửi đến hệ thống đo DAQ (thu thập dữ liệu) hoặc đơn giản là đến màn hình kỹ thuật số hoặc hệ thống báo động nếu cần giám sát nhưng không ghi dữ liệu.
Cảm biến mô-men xoắn quay được trang bị tùy chọn với bộ mã hóa cho ra tốc độ và góc của trục rất chính xác. Các đầu ra này được sử dụng cho các nghiên cứu rung động xoắn và quay. Đầu ra đo tốc độ và góc rất cần thiết trong các ứng dụng lực kế, nơi chúng được sử dụng để tính toán công suất đầu ra (được biểu thị bằng HP hoặc Kω ) và hiệu suất động cơ.
Hệ thống đo lường mô-men xoắn được lắp đặt tạm thời
Đối với các phép đo mô-men xoắn quay không cố định, máy đo biến dạng có thể được gắn trực tiếp vào trục truyền động. Một giao diện nhỏ, chạy bằng pin cung cấp năng lượng cho các cảm biến và truyền dữ liệu từ xa không dây đến một bộ xử lý gần đó, từ đó dữ liệu có thể được ghi lại, hiển thị và phân tích bằng hệ thống DAQ.
Cảm biến không dây của Parker-Lord tương thích với phần mềm DAQ và do đó có thể được tích hợp vào các hệ thống DAQ ở mọi quy mô, từ một kênh đơn lẻ đến hàng trăm kênh phân tán.
Ứng dụng phân tích
Rung động xoắn là nguyên nhân gây hỏng hóc trên các trục quay. Phân tích rung động quay và xoắn là một công cụ quan trọng để khắc phục sự cố trục, trục khuỷu, bánh răng trong các ứng dụng ô tô, công nghiệp và phát điện.
Rung động xoắn là gì?
Dao động xoắn là dao động góc của một vật thể, điển hình là một trục dọc theo trục quay của nó. Chúng là những rung động cơ học gây ra bởi các mô men xoay chiều theo thời gian được đặt chồng lên tốc độ chạy ổn định của một trục quay. Trong kỹ thuật ô tô, rung động xoắn chủ yếu được gây ra bởi sự dao động trong công suất đầu ra của động cơ.
Dao động xoắn được đánh giá là độ biến thiên của tốc độ quay trong một chu kỳ quay. Các biến thể RPM thường được gây ra bởi mô-men xoắn truyền động thô hoặc tải trọng thay đổi.
Rung động quay là gì?
Rung động quay đơn giản là thành phần động của tốc độ quay. Nếu chúng ta đo tốc độ quay của trục với độ chính xác cao, chúng ta sẽ nhận thấy rằng chúng ta nhận được độ lệch cao của tốc độ quay ở một số vùng của quá trình chạy. Điều này gây ra bởi dao động góc đi qua tần số góc tự nhiên của trục. Nó được tính bằng cách cắt thành phần DC của tốc độ quay hoặc góc quay
Mức độ rung xoắn bị ảnh hưởng bởi một số tham số, chẳng hạn như đặc tính vật liệu và điều kiện vận hành như nhiệt độ, tải trọng, RPM, v.v.
Cách đo rung động quay và xoắn
Đoạn video ngắn này cung cấp phần giới thiệu cơ bản về cách thực hiện các phép đo quan trọng này, bao gồm cả lý thuyết cơ bản đằng sau và những lợi ích thực tế.
Giải pháp rung xoắn tự động tính toán một số thông số khác nhau:
- Góc quay: giá trị góc được lọc của độ rung
- Vận tốc quay: giá trị rung vận tốc đã lọc
- Góc xoắn: Góc xoắn động là góc lệch từ cảm biến 1 đến cảm biến 2
- Vận tốc xoắn: chênh lệch vận tốc góc từ cảm biến 1 đến cảm biến 2
- Góc tham chiếu trục X: góc tham chiếu, luôn từ 0 đến 360 và có thể được sử dụng làm tham chiếu trong sơ đồ X-Y dựa trên góc
- Tần suất: tính bằng đơn vị RPM
Tính toán có thể được thực hiện trực tuyến trong thời gian thực hoặc ngoại tuyến trên dữ liệu RAW đã lưu.
Tổng kết
Cảm biến mô-men xoắn được sử dụng trong hàng trăm ứng dụng trên hầu hết mọi ngành công nghiệp. Cảm biến mô-men xoắn phản ứng được tìm thấy trong cờ lê lực và các công cụ khác trong hàng nghìn ứng dụng trong mọi ngành công nghiệp.
Trong các ứng dụng ô tô, cảm biến mô-men xoắn quay được tìm thấy trong các bệ kiểm tra động cơ, lực kế, băng ghế thử nghiệm và bệ kiểm tra độ bền. Nhưng đó chỉ là khởi đầu của việc sử dụng chúng. Chúng cũng được sử dụng để thử nghiệm các thiết bị điều hòa không khí công nghiệp, máy cho gia súc và gia cầm quy mô lớn, robot thể thao, thiết bị lắp ráp và y tế, thử nghiệm năng lượng điện, v.v.
Mô-men xoắn là một phép đo quan trọng trong rất nhiều lĩnh vực và ứng dụng. May mắn thay, có các cảm biến và bộ chuyển đổi để đo lường nó cũng như các hệ thống DAQ để hiển thị, ghi lại và phân tích nó.
Địa chỉ cung cấp thiết bị đo mô-men xoắn
Chúng tôi với nhiều năm kinh nghiệm trong nghề, chuyên cung cấp các thiết bị đo điện, đo độ rung và đo mô-men xoắn. Nếu bạn đang tìm một sản phẩm mô-men xoắn chính hãng, hãy liên hệ với chúng tôi để nhận được ưu đãi tốt nhất cũng như được tư vấn bởi đội ngũ kỹ sư của chúng tôi
Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com
