南通远辰测控设备有限公司
一、 概述：
该仪器安装于功率传动轴之间，它和TR型转矩转速功率测量仪及WZ电涡流(磁滞)制动器或磁粉制动器配合使用，可以测量各种发动机、电机、风机、压缩机、液压泵、齿轮箱等动力机械及传动机械在0-10000转/分范围内的转矩转速功率。其中ZJ是通过磁电变换输出具有相位差的二个电压讯号的传感器，TR是带打印，显示的单片机式测量仪。制动器激磁电流产生大小可调的阻尼力矩，为成套测功的理想加载器，以上均为本公司产品，TR及WZ具体使用请阅相关说明书。本公司提供交钥匙工程的成套测功系统。
二、 工作原理：
转矩传感器主要由扭力轴、磁检测器，转筒及壳体等四部分组成。磁检测器包括配对的两组内、外齿轮，磁钢和感应线圈。外齿轮安装载扭力轴测量段的两端；内齿轮转筒内,和外齿轮相对，磁钢紧接内齿轮安装在转筒内。磁钢，内外齿轮构成环状闭合磁路,感应线圈固定在壳体的两端盖内。在驱动电机带动下，内齿轮随同转筒旋转。
内外齿轮是变位齿轮，并不齿合，齿顶六由工作气隙，内外齿轮的齿顶相对时气隙最窄，齿顶和齿槽相对时，气隙最宽。内外齿轮在相对旋转运动时，齿顶与齿槽交替相对，相对转动一个齿位时,工作气隙发生一个周期的变化,磁路的磁阻和磁通随之相应作周期变化,因此线圈中感应出近似正弦波的电压讯号,讯号电压瞬时值的变化和内外齿轮的相对位置的变化是一致的。
如果两组检测器的齿轮的投影互相重合时、两组电压讯号的相位差为零。安装时，两只内齿轮的投影是重合的。而扭力轴上的两只外齿轮是按错动半个齿安装的。因此，两个电压讯号具有半个周期的相位差，即初始相位差为α0=180°。若齿轮为120齿，分度角为3°，相位差为180°时，相应外齿轮错动1.5°。
当扭力轴受到扭矩作用时，产生扭角β，两只外齿轮的错位角变为1.5°±β两个电压讯号的相差角相应变为：α=120 ×（1.5°±β）=180°±120β。扭角和扭矩是成正比例的,因此扭角的变化和扭矩成正比,即相位差角的变化△α=α-α0=±120β=120K1M=KM 式中K1为相位差角和扭矩的比例系数，K=±120K1，“±”另表示转动方向。
设扭力轴测量段的直径为d，长度为L，扭力轴材料的剪切弹性模为G，则K1=32L/πdG。
将传感器的两个电压讯号输入TR-1转矩转速功率测量仪，经过仪表将电压讯号进行放大、、检相、变换成计数脉冲，然后计数和显示，便可直接读出扭矩和转速的测量结果。和转速的测量结果
由于采用磁电转换、相位差原理和数字显示的转矩转速测量方法,因此能进稳定、可靠、快速行稳定、可靠、快速、灵敏的高精度测量。它具有如下特点：
1.可以测量静扭矩当把扭矩臂固定于扭力轴的一端，锁定另一端时，这时只要打开传感器的驱动电机，就可得到输出信号，并能很方便地对传感器进行静态校准。当然，已经过静校的传感器就能对静扭矩和低速下的扭矩进行精密测量了。
2.不用滑环 扭矩测量是由非接触式磁电检测器的输出信号来实现的,所以本仪器可以测量其它仪器不可能测量到的高速转矩。
3.精度高，稳定性好 由于扭力轴是由具有优良的弹性，滞后效应极小的高级合金材料制成，所以灵敏度高，残余变形小，读数稳定、可靠。
4.操作简单、方便 该仪器和TR相配合，可自动测量并直接读出扭矩、转速功率，设置数据存储后每次开机即可直接测量。
三、 主要技术参数：
1、传感器适用于环境温度0-55℃，以及相对温度不超过90%的条件下工作。
2、传感器适用的转速范围及联轴节重量（见下表）:
型 号 |
额定转矩（N·m） |
转速范围（r/min） |
单只连轴节重量（<=kg） |
ZJ-0.1 |
1 2 |
0-10000 |
0.3 |
ZJ-0.5 |
5 |
0-10000 |
0.5 |
ZJ-5 |
50 |
0-4000 |
1.5 |
ZJ-50 |
500 |
0-3000 |
10 |
ZJ-500 |
5000 |
0-2000 |
25 |
3、传感器所需联轴节、垫块、测试平板等根据用户需求，本公司可代为加工。
4、系统总误差：
（1） 静标精度:在标定传感器系数的相同环境温度下（不相同时按温度系数修正），静标定误差应不超过±0.2%。
（2） 在额定转速范围内，套筒固定在任意位置时，不同转速下扭矩测量读数变化应不大于±0.2%。
（3） 传感器转轴转动,中间套筒在不同位置时,读数误差应不超过±0.2%;或者中间套筒转动（启动驱动电机），轴在不同位置时，读数误差应不超过±0.2%。
5、测量精度:传感器与TR配合,其测量误差不超过±0.5%。
6、允许测量的扭矩：120%额定值。
7、输出电压信号幅度：不小于0.2V有效值。
8、外形尺寸见图二。
9、工作时间：可连续运行。
型号 代号 |
A |
C |
L |
h1 |
B |
D |
H |
d1 |
齿数 |
b |
h |
d |
ZJ-0.1,0.2 |
60 |
146 |
180 |
50 |
120 |
140 |
140 |
10 |
120 |
削平 |
|
8 |
ZJ-0.5,1,2 |
70 |
170 |
220 |
60 |
140 |
160 |
150 |
10 |
120 |
5 |
3 |
10 |
ZJ-5,10, |
110 |
222 |
312 |
70 |
170 |
200 |
265 |
12 |
120 |
8 |
4.0 |
25 |
ZJ-20,50 |
124 |
250 |
350 |
90 |
180 |
210 |
305 |
13 |
180 |
10 |
5.0 |
36 |
ZJ-100,200 |
120 |
260 |
440 |
90 |
200 |
230 |
315 |
13 |
180 |
16 |
6.0 |
52 |
ZJ-500,1000,2000 |
224 |
400 |
660 |
120 |
230 |
262 |
390 |
15 |
120 |
10-100×90×14 |
||
四、 使用与维护：
1、传感器必须安装牢靠，以防工作时震动。
2、传感器安装位置如图三、图四所示。
3、传感器的安装同心度应不大于0.1mm，否则，仪器的测量精度不易。
4、传感器负载侧的联轴节应能方便地脱开，以便零点调整。
5、由于传感器的转速信号是轴的转速与传感器套筒转速的代数和，所以当传感器上的驱动电机打开时，扭力轴转速应等于仪表转速读数减去传感器电机转速所得得差值。
6、传感器在使用时应力求避免震动。
7、环境温度的变化会直接影响仪器的测量精度，当测量精度要求不高时，相对于传感器标定温度时温差在±10℃时，对标定系数可不作修改，如果环境温度超过这一范围，就须对传感器所标定的系数值进行修正，即将TR系数修正后使用，才能器测试精度，温度系数的修正按下式计算：Xt=Xto[1 εG(t-to)]
式中：Xt---温度为t时的传感器系数。
Xto----温度为to时所标定的传感器系数（即铭牌上的传感器温度系数）。
t-----测量时的实际环境温度℃。
to----标定传感器系数时的环境温度℃。
εG----剪切弹性模量G的温度系数，其值在这里取为--0.027%。
例如：传感器出厂时的标定系数为7215是在10℃下进行标定的，现在为36℃的情况下是用，其修正系数为：Xt=7215×(1-0.027%×26℃)=7164
即将传感器的标定系数修正为7164，并在使用时将TR-1的系数置7164，若环境温度仍为10℃，则系数仍为7215。
8、操作步骤：
（1） 将传感器与被测功率传动轴及负载框图顺序及上述1-4条安装连接牢靠。
（2） 将信号输出线对应接至TR，并按传感器铭牌上标明的系数值设定TR的标定系数。
（3） 脱开负载侧联轴节，开动被测机械，调节TR-1的零点，如因转速过低，输出电压信号的幅度低于0.7V时，可开动传感器上的驱动电机，并使其旋转方向和测量轴的旋转方向相反，但这时的转速按第5条取得。
（4） 联接好联轴节，则可进行测量。
9、维护要求：
（1） 传感器装配出厂前经过精心调试与补偿，切不可随便拆装，以免失去精度。
（2） 传感器经使用一段时间后，如需进行检定、维护，请返回本厂重新进行标定。
（3） 传感器应避免在剧烈震动和高温潮湿环境中使用和保管。
（4） 传感器的包装运输应根据《精密仪器包装运输办法》施行。
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