最新力力矩压力测量ppt课件

7.2.2 力矩测量
对旋转轴测量力矩，可以确定输出的功也可以监测 剪切应力下的材料失效。
力矩（转矩）测量常常和功率、转速测量联系在一 起。
力所作的功=力×在力方向上的位移 每秒所作的功 P=F×2rn= T 2rn 2nT
r
旋转轴所传递的功率 P=2nT=T，= 2n
F: 半径 r处的切向力 T: 作用在轴上使其旋转的力矩
压磁式测力仪（Piezomagnetic dynamometry）
压磁效应：工业纯铁、硅钢等铁磁材料在机械力的作用下磁导 率发生变化； 硅钢受压缩时，其导磁率沿应力方向下降，而沿应力的垂向增 加；在受拉伸时，导磁率变化正好相反。
U0FkUiN1/N2
可测很 大负荷， 达 1M 牛 以上， 精度1％。
测力仪电压灵敏度（mv/v）:
U0 Ui
k40
k(1)F
2AE
通常选k=2
实＝ 0 / n n为 桥 臂 系 数 ， 全 桥 电 路 中 n=2(1+ )
[ ] =E 实
max
k n
[ ]
s 3
m
＝
ax
Fmax A
,A
Fmax k n
[σ]：材料的许用应力 [σs]：材料的屈服极限 kn： 超载系数
应变片的灵敏度
kR/RR/R
l/l
R1 R3 k k F
R1
R3
AE
R2 R4 k k F
R2
R4
AE
----弹性元件的泊松系数
弹性体的总应变：
012342(1 A E )F
U 0 U 4 ( R R 1 R R 2 R R 3 R R 4 ) U 4 k (1 2 3 4 )
力矩测量的基本方法：
（1）传递法（Transmission method ） （扭轴法）：转矩使弹性轴产生扭转变形
（2）力平衡法（Force balance method ）
（3）能量转换法（Power transformation method）: E1=E2+ΔE，测量各种电机的转 矩；
•电动机：MP/(kn) P为输入功率，k为单位系数，
一、液体式压力计
P2 根据流体静力学原理
P1
P1P2 gh
U形管
水、酒精和水银是常用的液体。
测量范围： 20 Pa to 140KPa 精度： 1%.
z 2 z 10 ~ 100
θ为两齿轮的 相对转角
z为齿数
➢ 测量范围可达0.2-105 N·m，精度±（0.1-0.2）%
二、力平衡法测力矩
利用平衡力矩M0去平衡被测力矩M，从而求得M的方法。
•只能测量匀速工作情况的转矩，不能测量动态转矩。
由测量轴2、静压空气支承3、角位移传感器5、 力矩电动机4和标准电阻Ro及电路组成。
利用压电材料(石英晶体、压电陶瓷）的压电效应，将被测力 转换为与其成正比的电荷量输出；
石英晶体：性能稳定、动态响应好，机械强度高，线性范围 宽，多用于高精度高大量程测量, mN~MN。
压电陶瓷：压电常数远高于压电晶体，价格便宜，用途广泛
Q dij F
dij: 压电常数 主要用于动态力测量
•多分量式
力力矩压力测量ppt课 件
7.1 概念 7.1.1 力 （1）什么是力? 力是物体之间的相互作用。各种机械运动是力 或力矩传递的结果，因此力是最重要的物理量 之一；
力的动力效应：力改变物体的机械运动状态； 力的静力效应：造成物体的变形。
弹性元件的方法
力、力矩 弹性元件
机械变形
电信号 传感器
n为转速，η为电动机效率
•发电机：MP2/(kn)P2为输出功率
一、传递法测力矩
（1）当力矩作用在弹性轴上，轴会产生扭曲变 形、剪切应变和应力
Ml G Ip
M I pG / l
Ip
d4 32
G: 材料的切变模量；: 扭转角；IP : 极惯性矩
测量扭转角:
测量剪切应力 :Baidu Nhomakorabea
测量轴的应变: 45、135 : 沿着和轴成45o、135o 夹角方向的 主应变。
1.电阻应变式转矩仪 在被测轴上，沿轴线的45。或135。方粘贴应变片， 当转轴受转矩M作用时，应变片产生应变，其应
变量 与转 矩M成线性关系。
• 对空心圆柱形轴：
•对方形截面轴：
G为转轴的 切变模量
精度高±(0.2-0.5)%，重复性好，测量范围宽 5～50000N·m
2、相位差式转矩测量仪
7.2.3 压力测量
定义：垂直均匀地作用于单位面积上的力称为压力，又称 压强。压力测量仪表用来测量气体或液体压力，又称压 力表或压力计。
压力测量方法的分类
1. 液体式压力计（Manometers） – U形管（U-tube manometer） – 槽式压力计（ The cistern manometer ） – 倾斜式U形管（The inclined tube manometer）
E实＝161MPa, max
k n
1.2 161 193Mpa s 3
261.7MPa
尺寸确定： max
F max A
, Fmax
1.2
~ 1.5F
a F 19.8mm
max
max
悬臂梁
Applied force
测力环
电阻应变式测力仪原理框图
其他测力的方法
(1) 压电式测力仪
应变
各种弹性元件：最简单的就是弹簧。
电阻应变计是广泛使用的一种方法。
典型的弹性体结构: 柱状测力仪
应变片的相对变形 :
l F
l AE E
Δl-------应变片的总变形 l--------应变片的基长 F------作用力 A------弹性元件的工作面积 E------弹性元件的弹性模量 σ------弹性元件的工作应力
2. 弹性式压力计（Diaphragms） – 波顿管（Bourdon tubes）
3、 力平衡式（Force-balance ） 负荷式压力计（Dead-weight tester）
4、电气式压力仪（Electrical pressure gauge） 电阻应变式 压电式 压阻式 电容式 电感式
•强度校核或弹性体截面设计
例题：电压灵敏度1mV/V，负荷力50KN，应变 片灵敏度系数k为2， 求正方形截面的柱式弹性 体的截面尺寸。
U 0 U
1mV
/V,k
2; 0
2 103 ,
0.3,
＝0.769
实
i
强度校核：
弹性材料为40Cr,E=2.1105 MPa, 785.1MPa; s