撓性聯(lián)軸器在扭矩計(jì)量中的應(yīng)用

目前，大多數(shù)扭矩測(cè)量方法都是將扭矩敏感元件串接入測(cè)量軸系中來(lái)測(cè)量扭矩的，因此在扭矩測(cè)量過(guò)程中不可避免有連接環(huán)節(jié)的產(chǎn)生。以往為了保證連接的牢固可靠和裝卸方便一般多采用軸-鍵連接或螺紋副連接等剛性連接方式，但由于連接零部件加工的偏差和配合間隙的存在，使得在連接過(guò)程中測(cè)量軸系的同軸度發(fā)生變化，進(jìn)而影響了最終扭矩測(cè)量結(jié)果。同時(shí)，即使在空載情況下通過(guò)激光對(duì)中等手段盡量減小了同軸度誤差，但在扭矩加載過(guò)程中由于連接間隙的存在和零部件結(jié)構(gòu)導(dǎo)致應(yīng)力不集中現(xiàn)象，導(dǎo)致測(cè)量軸系在受載荷后，同軸度還是會(huì)發(fā)生變化，從而影響最終扭矩測(cè)量結(jié)果。

　　對(duì)于扭矩計(jì)量領(lǐng)域，連接質(zhì)量的好壞對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響舉足輕重。以采用扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)校準(zhǔn)扭矩傳感器為例。扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的主軸和從動(dòng)軸由于加工偏差、安裝誤差、承載后變形以及溫度變化的影響等，會(huì)引起兩軸頭同軸度的變化。扭矩傳感器連接在扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上時(shí)，傳感器的自重和連接附件等對(duì)扭矩傳感器的零點(diǎn)輸出、靈敏度、滯后和復(fù)現(xiàn)性等也會(huì)產(chǎn)生有影響。以往軸-鍵連接或螺紋副連接等剛性連接方式只能傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩，不具備其他功能，即使傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)達(dá)到了 0.05 級(jí)以上，但校準(zhǔn)結(jié)果的示值誤差、方位誤差等指標(biāo)一般也會(huì)超過(guò)±0.1%，連接質(zhì)量已嚴(yán)重影響了高準(zhǔn)確度扭矩傳感器的量值溯源。因此急需尋找一種簡(jiǎn)易可行的技術(shù)來(lái)消除或減小由于連接導(dǎo)致軸系同軸度的變化，降低連接質(zhì)量對(duì)扭矩測(cè)量結(jié)果的影響。

　　1 扭矩計(jì)量領(lǐng)域撓性聯(lián)軸器的選用

　　在工業(yè)領(lǐng)域，尤其是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，為了達(dá)到減振、減噪的目的，采用帶有一定彈性的非金屬材料(如橡膠、尼龍、塑料等)作為彈性介質(zhì)的撓性聯(lián)軸器，此類非金屬撓性聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、安裝方便等特點(diǎn)，但在材料剛性、承載能力和使用壽命上存在明顯不足，不適應(yīng)扭矩計(jì)量領(lǐng)域高載荷、低轉(zhuǎn)速的工況。
　　近年來(lái)，隨著高速大功率發(fā)動(dòng)機(jī)及動(dòng)力裝置技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)其間的撓性聯(lián)接元件的要求也越來(lái)越高。

在非金屬撓性聯(lián)軸器的基礎(chǔ)上，研制出金屬撓性聯(lián)軸器，并由早期的齒型聯(lián)軸器發(fā)展到膜片、膜盤以及具有綜合性能的疊盤、復(fù)合膜盤等數(shù)十種金屬撓性聯(lián)軸器來(lái)滿足不同連接環(huán)境的需求。其中金屬膜片式撓性聯(lián)軸器具有高使用壽命和良好機(jī)械性能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需潤(rùn)滑和維護(hù)都優(yōu)點(diǎn)，適合扭矩計(jì)量領(lǐng)域的使用。

2 撓性聯(lián)軸器在扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上的應(yīng)用

　　扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的主軸和從動(dòng)軸由于加工偏差、安裝誤差、承載后變形以及溫度變化的影響等，會(huì)引起兩軸頭同軸度的變化。扭矩傳感器連接在扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上時(shí)，傳感器的自重和連接附件等對(duì)扭矩傳感器的零點(diǎn)輸出、靈敏度、滯后和復(fù)現(xiàn)性等也會(huì)有影響 。 本文以德國(guó)Rexnord 公司生產(chǎn)的BSD-MODULFLEX 型撓性聯(lián)軸器為例來(lái)分析撓性聯(lián)軸器對(duì)扭矩測(cè)量結(jié)果的影響。該撓性聯(lián)軸器主要由兩個(gè)法蘭盤和 1 個(gè)圓盤金屬膜片組組成，在許用扭矩和壓力范圍內(nèi)，具有一定軸向、徑向和角向補(bǔ)償功能。在扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的主軸和從動(dòng)軸兩端，配套安裝使用一對(duì)單自由度撓性聯(lián)軸器，或在一端安裝一個(gè)雙自由度的撓性聯(lián)軸器，可以有效補(bǔ)償測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)的角向、軸向和徑向偏移，減小連接質(zhì)量對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。采用金屬膜片式撓性聯(lián)軸器可以明顯提升連接質(zhì)量，減小連接誤差對(duì)扭矩測(cè)量結(jié)果的影響，但撓性聯(lián)軸器本身也是一個(gè)彈性體，也具有回彈和滯后效應(yīng)，因此在作為一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)考核扭矩傳感器時(shí)，會(huì)出現(xiàn)扭矩傳感器的滯后和回零差比剛性連接降低的情況。因此，嚴(yán)格地說(shuō)，金屬膜片式撓性聯(lián)軸器僅能部分解決連接質(zhì)量問(wèn)題。連接質(zhì)量的完全改善有賴于新材料、新技術(shù)的出現(xiàn)和計(jì)量人員的不斷探索、嘗試