2.1 Construcţia mecanică

Traductorul de moment de torsiune constă, în principiu, dintr-un element de măsură rotativ, rotorul, şi o carcasă proiectată ca stator. Construcţia traductoarelor de moment de torsiune diferă, pe de o parte, după forma de transmitere a semnalului şi, pe de altă parte, din punct de vedere al montării statorului. Transmiterea tensiunii de alimentare şi a semnalului măsurat poate fi făcută prin inele colectoare sau prin sisteme de telemetrie. In plus, există traductoare de moment de torsiune cu lagăre sau modele fără lagăre.

2.1.1 Forma structurală a elementelor elastice

Elementele elastice utilizate frecvent sunt arbori cu secţiune plină, inelară sau pătrată, în care momentul de torsiune transmis devine o pură deformaţie de torsiune.

In principiu, elementele elastice pot lua orice formă. Ele trebuie, totuşi, să aibă suprafeţe plate pe care solicitările datorate momentului de torsiune pot fi măsurate cu mărci tensometrice (MT).

Traductoarele de moment de torsiune cu un arbore plin, ca element elastic, sunt utilizate pentru momente de torsiune mari. Ele nu sunt, deci, potrivite pentru game de măsurare mai jos de 50 Nm, deoarece modulul secţiunii de încovoiere este prea mic şi arborele va fi deci subiectul unei încovoieri excesive.

În contrast, elementele elastice tip arbore inelar, cu aceeaşi arie transversală de încărcare, oferă o rigiditate la încovoiere mai mare. Presupunând aceleaşi nivele de deformaţie pe suprafaţa arborelui, atunci, de exemplu, un element elastic inelar proiectat pentru 100 Nm are o rigiditate la încovoiere cu 50 % mai mare decât arborele plin.

Un arbore plin, cu secţiunea pătrată, este utilizat adesea pentru game speciale de măsurare a momentelor de torsiune mari. Pe de o parte, este foarte simplu să produci şi să aplici MT şi, pe de altă parte, el oferă o rigiditate la încovoiere mai mare decât arborele rotund.

În alte forme ale elementului elastic, ca spiţe sau colivii, momentul de torsiune aplicat generează o deformaţie de încovoiere. In special pentru momente de torsiune mici, elementele elastice în formă de cruce oferă avantajele nivelelor de efort mai mari combinate cu o mai mare rigiditate la încovoiere.

Fig. 2.1 Forme uzuale ale elementelor de măsurare

2.1.2 Traductoare de moment de torsiune cu lagăre

In cazul traductoarelor de moment de torsiune cu lagăre, statorul este radial şi fixat axial prin lagăre, în raport cu elementul elastic în rotaţie. Această versiune este utilizată când:

- viteza de funcţionare se menţine în game care poate fi încă adaptată cu ajutorul lagărelor de rostogolire, fără un efort tehnic prea mare.

- când altă formă de fixare a carcasei este împiedicată prin instalarea traductorului, ca în cazul, de exemplu, când există mişcări relativ mari între sistemul arbore şi structura înconjurătoare.

In general, lagărele din traductoarele de moment de torsiune HBM sunt aranjate la un capăt. Rulmenţii cu un singur rând de bile cu umăr înclinat sau lagărele de fus înclinate sunt folosite şi tensionate reciproc fără joc, unul faţă de celălalt.

Prin instalare corespunzătoare - adică aplicarea momentului de torsiune de măsurat la partea opusă lagărelor - efectul foarte mic al frecării rolelor din lagăr poate fi eliminat din rezultatul măsurării. In acest tip de traductor, statorul trebuie să fie asigurat numai împotriva rotaţiei. Lagărele interne au normal de suportat numai greutatea statorului şi deci nu apare o uzură semnificativă. Totuşi, capacitatea de sarcină a lagărelor este dimensionată pentru a permite acestora să acţioneze şi ca lagăre de susţinere. Lubrifierea, pe termen lung, garantează întreţinerea fără intervenţii pe o foarte lungă perioadă (de exemplu, 16 000 de ore de funcţionare în cazul lui T 30FN).

Fig. 2.2 Schemă mecanică simplificată a unui traductor de moment de torsiune cu lagăr

A - flanşă de montare
B - flanşă pentru introducerea momentului de torsiune

1 - element de torsiune (rotor)
2 - mărci tensometrice aplicate
3 - lagăr al fusului
4 - stator
5 - etanşare elastică
6 - transmisie capacitivă
7 - transmisie inductivă
8 - inel dinţat pentru măsurarea vitezei
9 - înregistrarea vitezei
10- cutie de conectare a cablului

2.1.3 Traductoare de moment de torsiune fără lagăre

In traductoarele de moment de torsiune pentru viteze înalte de funcţionare, statorul nu este conectat mecanic la elementul de măsurare în rotaţie. Rotorul este flotant în trenul arborelui, statorul fiind fixat pe cadrul maşinii.

In timpul transportului, elementele de fixare din jurul circumferinţei statorului lui T 32 servesc ca limitatoare de cursă şi la asamblare. In cazul lui T 34FN, elementul central serveşte ca ajutor la asamblare.

Statorul şi rotorul trebuie instalate fără a fi supuse la tensiune, atunci când se află în poziţie de asamblare. In cazul lui T 32FN, deplasarea maximă permisă a rotorului relativ la stator este ± 2 mm radial şi ± 3 mm axial (T 34FN, radial ± 2,5 mm, axial ± 3 mm).

Fig. 2.3 Schema mecanică simplificată a unui traductor de moment de torsiune fără lagăr (T32FN)

A, B - flanşe de montare şi pentru introducerea momentului de torsiune

1 - element de torsiune (rotor)
2 - stator
3 - roata dinţată pentru detectarea vitezei de rotaţie
4 - înregistrarea vitezei
5 - transmisie inductivă pentru tensiunea de alimentare
6 - transmisie inductivă pentru semnalul măsurat
7 - mărci tensometrice aplicate
8 - suport pentru montare