提升數(shù)字顯示液壓扳手性能的改進方法
德國進口液壓扳手廠家普朗特一直致力于液壓機具包含液壓扳手、數(shù)顯扭矩扳手等產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā),期望通過企業(yè)的技術(shù)升級換代能給行業(yè)帶來一些改變。市場銷售的人員也不斷從客戶現(xiàn)場一線情況反饋到公司技術(shù)研發(fā)部門,根據(jù)市場的需求不斷調(diào)整適合市場的產(chǎn)品。
今天,普朗特液壓扳手公司給大家來講述的是數(shù)字顯示扳手的性能改進方案。
針對目前用于液壓扳手的繞線式和滑環(huán)式傳感器的不足,使用一種新的非接觸式扭矩傳感器。在處理傳感器輸出的兩列電壓信號時,選用了一個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將兩列存在相位差的電壓信號轉(zhuǎn)換成一列電壓信號,最終將該電壓信號輸入到單片機中。測量占空比,然后通過轉(zhuǎn)換計算出實際的扭矩值并在顯示屏中顯示出來。實驗結(jié)果表明,改進后的扭矩液壓扳手的精確度是符合要求的。
目前,數(shù)顯扭矩液壓扳手使用的傳感器絕大多數(shù)為繞線式和滑環(huán)式的。在扭矩扳手的主轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時,繞線式傳感器的繞線容易纏繞在主轉(zhuǎn)軸上,結(jié)果導(dǎo)致繞線易斷,整個傳感器被破壞?;h(huán)式傳感器需要多個滑環(huán)構(gòu)成,成本高,精確度低。針對這個情況 ,選用了一種新型的非接觸式傳感器。
1、非接觸式傳感器的原理
非接觸式傳感器是動態(tài)的磁電感應(yīng)傳感器,它是利 用具有機械彈性的被測軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生彈性變形, 兩橫截面的相對扭轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)矩成正比的原理來測量轉(zhuǎn)矩的。在轉(zhuǎn)動軸 表面貼兩 片非 晶態(tài)合金 薄帶 ,當(dāng)轉(zhuǎn)軸不受轉(zhuǎn)矩作用時,兩傳感器輸出信號有一初始相位差。承載后,該相位差將隨非晶態(tài)合金薄帶所在橫截面之間的相對扭轉(zhuǎn)角的增加而增大,其大小與相對扭轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩成正比。一般由產(chǎn)生信號的轉(zhuǎn)矩傳感器和測量信號相位差的測量 電路兩部分組成,如圖1所示 。
工作原理如圖1所示,在轉(zhuǎn)軸上A和B兩處分別附著一定厚度的非 晶態(tài)合金薄帶條。磁電式傳感器測量探頭c和D對準(zhǔn)非晶態(tài)合金薄帶安裝。當(dāng)轉(zhuǎn)軸不受轉(zhuǎn)矩作用時,兩傳感器輸出信號有一初始相位差。承載后,該相位差將隨非晶態(tài)合金薄帶所在橫截 面之間的相對扭轉(zhuǎn)角的增加而增大,其大小與相對扭轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)軸傳遞轉(zhuǎn)矩時,由于轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)變形,A和B兩端所在的端面產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)角△,使得兩個信號的相位關(guān)系發(fā)生變化,如圖2所示。
2、相位差的測量與計算
從非接觸式傳感器兩端輸出的電壓信號有兩路。這兩路電壓信號的電壓最大幅值是一樣的,但是由于相位不一樣,存在相位差,導(dǎo)致電壓信號的大小不一樣。 首先將這兩列電壓信號放大濾波,然后把這兩列輸入到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中,如圖3所示 。
3、數(shù)顯扭矩液壓扳手內(nèi)部電路整體框圖
內(nèi)部電路整體 框圖如圖4所示。首先,通過按鍵設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的扭矩值;使用扭矩扳手?jǐn)Q緊固件時隨著擰緊的程度,扭矩值增大;由非接觸式扭矩傳感器采集電壓信號,然后將信號經(jīng)過放大濾波,再輸入到相位差測量電路 中;再將處理過的電壓信號輸入到單片機中,直接測量占空比;經(jīng)過計算,將扭矩的實際值在顯示屏中顯示出來。同時,當(dāng)實際扭矩值接近設(shè)定值時,預(yù)警裝置發(fā)出警告。
在分析控制器驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,設(shè)計了功率管并聯(lián)的驅(qū)動電路,由于并聯(lián)功率管驅(qū)動電流的需要,通過推挽驅(qū)動并聯(lián)功率管,提高了控制器的動態(tài)性能。最后利用Muhisim建立仿真模型,獲得了良好的動態(tài)性能。
感謝山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院高鋒健、任傳波提供技術(shù)資料的支持。
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