撓性聯(lián)軸器在扭矩計量中的應用

目前，大多數(shù)扭矩測量方法都是將扭矩敏感元件串接入測量軸系中來測量扭矩的，因此在扭矩測量過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，使得在連接過程中測量軸系的同軸度發(fā)生變化，進而影響了最終扭矩測量結果。同時，即使在空載情況下通過激光對中等手段盡量減小了同軸度誤差，但在扭矩加載過程中由于連接間隙的存在和零部件結構導致應力不集中現(xiàn)象，導致測量軸系在受載荷后，同軸度還是會發(fā)生變化，從而影響最終扭矩測量結果。

　　對于扭矩計量領域，連接質(zhì)量的好壞對測量結果的影響舉足輕重。以采用扭矩標準機校準扭矩傳感器為例。扭矩標準機的主軸和從動軸由于加工偏差、安裝誤差、承載后變形以及溫度變化的影響等，會引起兩軸頭同軸度的變化。扭矩傳感器連接在扭矩標準機上時，傳感器的自重和連接附件等對扭矩傳感器的零點輸出、靈敏度、滯后和復現(xiàn)性等也會產(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動和扭矩，不具備其他功能，即使傳感器的準確度等級達到了 0.05 級以上，但校準結果的示值誤差、方位誤差等指標一般也會超過±0.1%，連接質(zhì)量已嚴重影響了高準確度扭矩傳感器的量值溯源。因此急需尋找一種簡易可行的技術來消除或減小由于連接導致軸系同軸度的變化，降低連接質(zhì)量對扭矩測量結果的影響。

　　1 扭矩計量領域撓性聯(lián)軸器的選用

　　在工業(yè)領域，尤其是旋轉(zhuǎn)機械中，為了達到減振、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)軸器具有結構簡單、尺寸小、重量輕、安裝方便等特點，但在材料剛性、承載能力和使用壽命上存在明顯不足，不適應扭矩計量領域高載荷、低轉(zhuǎn)速的工況。
　　近年來，隨著高速大功率發(fā)動機及動力裝置技術的不斷發(fā)展，對其間的撓性聯(lián)接元件的要求也越來越高。

在非金屬撓性聯(lián)軸器的基礎上，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、復合膜盤等數(shù)十種金屬撓性聯(lián)軸器來滿足不同連接環(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械性能，結構簡單，無需潤滑和維護都優(yōu)點，適合扭矩計量領域的使用。

2 撓性聯(lián)軸器在扭矩標準機上的應用

　　扭矩標準機的主軸和從動軸由于加工偏差、安裝誤差、承載后變形以及溫度變化的影響等，會引起兩軸頭同軸度的變化。扭矩傳感器連接在扭矩標準機上時，傳感器的自重和連接附件等對扭矩傳感器的零點輸出、靈敏度、滯后和復現(xiàn)性等也會有影響 。 本文以德國Rexnord 公司生產(chǎn)的BSD-MODULFLEX 型撓性聯(lián)軸器為例來分析撓性聯(lián)軸器對扭矩測量結果的影響。該撓性聯(lián)軸器主要由兩個法蘭盤和 1 個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、徑向和角向補償功能。在扭矩標準機的主軸和從動軸兩端，配套安裝使用一對單自由度撓性聯(lián)軸器，或在一端安裝一個雙自由度的撓性聯(lián)軸器，可以有效補償測量過程中出現(xiàn)的角向、軸向和徑向偏移，減小連接質(zhì)量對測量結果的影響。采用金屬膜片式撓性聯(lián)軸器可以明顯提升連接質(zhì)量，減小連接誤差對扭矩測量結果的影響，但撓性聯(lián)軸器本身也是一個彈性體，也具有回彈和滯后效應，因此在作為一個測量系統(tǒng)考核扭矩傳感器時，會出現(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，嚴格地說，金屬膜片式撓性聯(lián)軸器僅能部分解決連接質(zhì)量問題。連接質(zhì)量的完全改善有賴于新材料、新技術的出現(xiàn)和計量人員的不斷探索、嘗試