Клиент говорит нам: "Крутящий момент вала около 0,8 Н·м."
Это звучит как достаточно информации, чтобы выбрать тестер крутящего момента. На практике это обычно не так.
Первые вопросы, которые мы зададим: <сильный data-start="434" data-end="584">0,8 Н·м — это крутящий момент или максимальный крутящий момент? Что происходит, когда вал только начинает двигаться? Меняется ли крутящий момент при вращении?
Компонент, работающий на 0,8 Н·м, может потребовать 1,2 Н·м, чтобы выйти из покоя. Позже в том же вращении уплотнение, подшипник, интерфейс шестерни или другой механический переход могут привести к кратковременному пику 1,4 Н·м.
Ни одно из этих значений не обязательно является ошибочным. Они описывают разные части одного и того же механического события.
Это различие имеет значение при тестировании валов, подшипников, втулок, уплотнений, муфт, роторных соединений и других механических узлов. Это также важно при выборе диапазона крутящего момента, потому что если измерить датчик с учётом обычного крутящего момента, фактический пик может выходить за пределы предполагаемого диапазона.
Полезный <сильный data-start="1212" data-end="1233"> тест крутящего момента вала начинается с определения события, а не с выбора объёма машины.
В этом руководстве объясняется, как различать <сильный data-start="1351" data-end="1404">крутящий момент отрыва, крутящий момент и пиковый момент, как считывать кривую угла крутящего момента, а также на что обращать внимание при настройке светильников, скорости, направления, выравнивания, дальности датчиков и сбора данных для теста роторных компонентов
.
Что на самом деле измеряет тест на крутящий момент вала?
В самом простом случае тест крутящего момента вала измеряет сопротивление вращению компонента при контролируемом движении.
DUT установлен в фиксаторе, вращение применяется вокруг функциональной оси, а отклик крутящего момента измеряется.
То, что нам нужно в тесте, зависит от компонента.
Для узла подшипника проблемой может быть крутящий момент, необходимый для запуска вращения. Для роторного уплотнения сопротивление движению может иметь большее значение. Для механизма с шестерёнкой одно максимальное значение может сказать очень мало, потому что сопротивление меняется многократно с угловым положением.
Поэтому перед настройкой теста помогает разделить возможные измерения:
| Breakaway Torque | Сопротивление, когда компонент начинает двигаться из покоя |
| Running Torque | Сопротивление после начала вращения |
| Пиковый крутящий момент | Максимальный крутящий момент, достигнутый во время определённого теста |
| Средний крутящий момент | Среднее сопротивление по заданной области |
| Вариация крутящего момента | Сколько сопротивления меняется во время вращения |
| Угловое положение | Где происходит конкретное событие крутящего момента |
| CW / CCW Крутящий момент | Изменяется ли поведение в зависимости от направления |
| Кривая крутящего момента-угла | Полный отклик крутящего момента через вращение |
"Тест крутящего момента вала" также не означает, что DUT должен быть голым валом. Тот же подход к измерениям применяется для подшипников, втулок, муфт, роторных уплотнений, шарниров, зубчатых механизмов, регулировочных узлов и целых роторных компонентов.
Стоит сделать одно различие заранее: эта статья касается механическое сопротивление вращения, а не тестирование производительности мотора.
Тест двигателя может характеризовать выходной крутящий момент, скорость, мощность и эффективность под нагрузкой. Здесь вопрос другой: Какое сопротивление создаёт сам компонент, когда он начинает и продолжает вращаться?
Момент отрыва: что происходит на старте?
Рассмотрим сборку вала с подшипником и уплотнением
.Для примера, предположим, что DUT был смонтирован, выровнен и остался неподвижным до начала теста. Тестер начинает вращаться с определённой скоростью.
Крутящий момент увеличивается.
Вал всё ещё неподвижен
.Показания достигают:
1.05 N·
mВал начинает двигаться, и крутящий момент падает в гораздо более низкий диапазон:
0.55–0.65 N·m
Это начальное событие 1,05 Н·м — это <сильный data-start="4602" data-end="4622">breakaway крутящий момент
.Момент отрыва — иногда называемый стартовым крутящим моментом в спецификациях продукта — связан с преодолением сопротивления, присутствующего при переходе от покоя к движению.
Разница между моментом отрыва и бегущим крутящим моментом может быть связана с несколькими факторами: статическим трением, контактом уплотнения, предварительным нагрузкой подшипника, состоянием смазки, поверхностным адгезией или механическими помехами.
Главное во время реального теста — не предполагать причину только по числу
.Если мы видим неожиданно высокое значение breakaway, сначала подтверждаем условие теста: был ли DUT установлен таким же образом? Использовалась ли та же начальная позиция? Был ли компонент неподвижным в тот же период? Что-то проскользнуло в светильнике?
Только после контроля настройки разница крутящего момента становится полезной для сравнения компонентов.
Для нашего иллюстративного DUT:
Breakaway: 1,05 N·m
Беговой регион: 0.55–0.65 N·m
Эта разница также сразу говорит о выборе оборудования: диапазон крутящего момента, выбранный около 0,6 Н·м, был бы неправильной отправной точкой
.Крутящий момент часто является областью, а не одним числом
Когда вал начинает движение, кривая входит в область движения
.Здесь мы часто видим ещё одно упрощение в тестовых запросах:
"Крутящий момент: 0,6 Н·м."
Это вполне допустимая спецификация. Но если посмотреть на реальную кривую, сопротивление может двигаться между 0,55 и 0,65 Н·м, а не находиться на идеально ровной линии 0,60 Н·м.
Это нормально для многих реальных механических сборок.
Уплотнение может создавать широкий диапазон трения. Механизм с зубчатыми передачами может показывать повторяющийся паттерн. Узел подшипника может оставаться стабильным большую часть оборота, а затем немного подняться в одном угловом положении.
В зависимости от требования теста наш иллюстративный беговой регион может быть представлен следующим образом:
Среднее: 0.. 60 N·m
Минимум: 0,55 N·m
максимум: 0,65 N·m
Вариация от пика к пику: 0,10 Н·м
Эти значения являются примерами, а не ограничениями принятия.
Правильный метод отчётности должен основываться на чертеже, спецификации, процедуре тестирования или инженерной цели заказчика.
Поэтому мы предпочитаем уточнять, что значит "running torque", прежде чем настраивать выходные данные. Некоторым клиентам требуется одно среднее значение для инспекции производства. Другим нужны минимальные, максимальные и средние значения. Для устранения неполадок или разработки полная кривая может быть полезнее, чем любая из них.
Крутящий момент отрыва не является автоматически пиковым крутящим моментом
Это различие легко упустить.
Момент отрыва и пиковый крутящий момент часто имеют одно и то же значение, поскольку наибольшее сопротивление часто возникает при начале движения компонента.
Но это не одно
и то же.Момент отрыва определяет событие.
Происходит при переходе от покоя к движению.
Пиковый крутящий момент определяет величину
.Это просто самый высокий измеренный крутящий момент в рамках определённого теста.
Предположим, вал производит:
Breakaway: 1.05 N·m
и ни одна поздняя точка не превышает это значение.
В этом случае момент отрыва — это также пиковый крутящий момент
.Теперь рассмотрим другой DUT:
Breakaway: 0.90 N·m
После начала движения компонент осядывается примерно на 0,60 Н·м. Однако при 220° сопротивление повышается до:
1.20 N·m
Сейчас:
Крутящий момент прорыва = 0,90 Н·м
Пиковый крутящий момент = 1,20 Н·м
Этот пик 1,20 Н·м даёт нам точку для исследования. Он не сообщает нам автоматически, является ли причиной подшипник, уплотнение, интерфейс шестерёнок, помехи, проблема с развалом или что-то другое.
Вот где кривая крутящего момента становится гораздо полезнее, чем само максимальное значение.
считывание кривой крутящего момента
При просмотре данных роторных испытаний максимальный крутящий момент обычно является одним из первых чисел, которые мы видим.
Он отвечает:
Насколько высокий был крутящий момент?
Кривая отвечает на другой вопрос:
Где это произошло?
Вернуться к нашей иллюстративной сборке вала.
В начале теста крутящий момент увеличивается до <сильного data-start="8553" data-end="8580">1,05 Н·м пикового отрыва
.Как только вал начинает движение, он переходит в <сильный data-start="8631" data-end="8663">0,55–0,65 N·m беговой регион
.Затем, рядом с <сильным data-start="8677" data-end="8685">168°, крутящий момент увеличивается до 0,92 Н·м, после чего возвращается в обычный диапазон.
Если отчёт хранил только:
Максимальный крутящий момент = 1,05 Н·м
событие 168° исчезает из результата.
Кривая делает её видимой.
Мы бы не сразу обозначили рост на 0,92 Н·м как "дефект подшипника". Данные этого не доказали.
Вместо этого он даёт нам более точный набор вопросов:
Появится ли подъём снова около 168° при следующем запуске?
Сохраняется ли он после удаления и повторного монтирования DUT?
Другой выборка показывает тот же паттерн?
Происходит ли она в обоих направлениях вращения?
Кривая сужает расследование. Это не заменяет.
Одинаковый пиковый крутящий момент. Другое механическое поведение
.Полезный пример из роторных испытаний — два компонента, которые проходят одинаковый предел пикового крутящего момента, но дают совершенно разные кривые.
Предположим, что оба достигают:
1.10 N·m
Компонент A показывает явное начальное событие отрыва. Крутящий момент затем падает и остаётся в относительно стабильном беговом диапазоне.
Компонент B достигает того же максимума, но его бегущая область содержит повторяющийся подъём и падение. Одно угловое положение также создаёт узкий скачок крутящего момента.
Если запись инспекции содержит только:
Пик = 1.10 N·m
эти два компонента выглядят идентично.
Они ведут себя не одинаково.
Это всё равно не означает, что компонент B выходит из строя. Например, механизм с шестерёнкой или индексацией может естественным образом создавать периодическое сопротивление. Чертёж или спецификация теста должны указывать, что приемлемо.
Но если инженерная цель — сравнить вращательное поведение, то одно максимальное значение выбросило большую часть полезной информации.
вращательная скорость — это испытательное условие
Одна деталь, которую мы всегда хотим знать при обсуждении применения вращательного крутящего момента — это скорость
.Клиент может предоставить:
Крутящий момент: 2 Н·м
Вращение: 360°
но оставьте обороты.
Для некоторых компонентов это отсутствующее число имеет значение.
Поведение смазки, трение уплотнения, вязкое сопротивление и динамический контакт делают измеренный крутящий момент чувствительным к скорости вращения. Поэтому тест, проведённый на 5 об/мин, не должен автоматически сравниваться с тестом, проведённым на 60 об/мин.
Это не значит, что каждый DUT будет иметь существенную разницу. Некоторые будут относительно нечувствительны в соответствующем диапазоне.
Практическое правило такова:
Если скорость меняется, считайте это изменённым условием теста, если только метод не установил иное
.
Мы не рекомендуем универсальную "лучшую скорость" для тестирования крутящего момента вала, поскольку для каждого подшипника, уплотнения, муфты или роторного механизма не применяется существенное значение.
Используйте скорость, определённую спецификацией продукта, проверенным внутренним методом, инженерными требованиями или реальной целью применения — и включите это в тестовую запись.
CW и CCW не являются автоматически эквивалентными
Направление — ещё одно поле, которое иногда отсутствует в начальном запросе.
Если DUT работает в обоих направлениях, нам нужно знать, требуется ли тесту:
CW
CCW
или:
Оба
Роторная сборка может показывать:
CW Breakaway: 0.82 N·m
CCW Breakaway: 0.96 N·m
Область бега или угловое положение локального пика также могут отличаться.
Ориентация уплотнения, резьба, состояние подшипников, предварительная нагрузка сборки, геометрия шестерёнок или другие асимметричные механические особенности могут способствовать разницам в направлениях.
Опять же, кривая показывает, что поведение изменилось. Это не доказывает, какой внутренний механизм вызвал изменения.
Если оба направления важны в эксплуатации, обе обычно должны быть определены в тесте, а не предполагать, что одно направление соответствует другому.
Фиксация и выравнивание: когда хорошие датчики дают плохие тесты
Точный датчик крутящего момента не гарантирует действительный тест крутящего момента вала.
Некоторые из самых важных проблем возникают до того, как датчик становится ограничивающим фактором.
Выровнять по функциональной оси
С простым валом ось вращения может быть очевидна.
При полной сборке это может быть не так.
Неправильный корпус может выглядеть визуально смещённым даже при правильном расположении оси вала. Возможно и обратное: корпус выглядит центрированным, а функциональная ось вращения не совпадает с тестером.
Поэтому нам важен функциональный датум — центральная линия вала, ось подшипника, ось соединения или другой определённый опорный элемент крепления — а не то, выглядит ли образец центрированным на фотографии.
Плохое выравнивание может привести к боковой нагрузке, дополнительному сопротивлению подшипника, сцеплению или деформации крепления в измерении.
Удерживать деталь, не меняя
еёСветильник должен препятствовать движению DUT, но просто сильнее затягивать — не лучшее решение.
Мы уделяем особое внимание тонким корпусам, подшипникам, пластиковым корпусам и компонентам, где сила зажима может изменить внутреннюю преднагрузку или геометрию.
Если устройство меняет DUT, датчик может очень точно измерить это
изменение.Это всё равно неправильный тест
.Проверьте светильник в состоянии отрыва, а не только крутящий момент
Это практический момент, который становится очевидным после рассмотрения всего события крутящего момента.
Светильник может отлично держаться, когда вал работает на 0,60 Н·м.
Затем breakaway достигает 1,05 N·m, и DUT слегка смещается внутри захвата
.Полученная кривая всё ещё может выглядеть чистой.
По этой причине необходимо проверять возможность удержания прибора вокруг <сильного data-start="15662" data-end="15695"> максимального ожидаемого крутящего момента, а не только в обычной зоне движения
.проверьте повторяемость перед диагностикой пика
Предположим, что мы видим тот же подъём на 0,92 Н·м около 168°
.Прежде чем решать, что это значит, мы запускаем тест снова.
Если пик неоднократно появляется рядом с одним и тем же угловым положением, он становится гораздо более полезным для механических исследований.
Если он перемещается на 90°, затем на 240°, а затем полностью исчезает, мы также внимательно изучим тестовую конфигурацию.
DUT соскользнул?
Был ли воспроизведен угол запуска?
Изменилось ли положение крепления?
Скорость была идентична?
Вал был перестроен после установки?
Это одна из причин, почему повторяемость так важна при использовании <сильного data-start="16340" data-end="16362">rotary torque test для устранения неполадок
.Одна необычная точка — это наблюдение.
Повторяемое событие в контролируемых условиях является гораздо более убедительным доказательством того, что существует устойчивое механическое поведение, которое стоит исследовать.
Даже тогда кривая показывает нам где исследовать, а не автоматически что не удалось.
почему тесты крутящего момента по роторному моменту идут не
такКогда кривая выглядит неправильно, обычно мы начинаем с настройки, прежде чем обвинять DUT
.Сдвиг светильника — очевидная проблема, но не единственная. Небольшое смещение оси может создавать сопротивление. Чрезмерное зажатие может изменить саму сборку. Разные стартовые позиции могут перемещать механические события в разные точки зафиксированных данных.
Скорость также должна быть стабильной.
Далее есть диапазон крутящего момента.
Система, выбранная около 0,6 Н·м крутящего момента, может выглядеть идеально подходящей до первого отрыва на 1,2 Н·м
.Сложность в том, что некоторые из этих задач всё ещё дают чётко выглядящие графы.
Чистые данные не обязательно являются действительными.
выберите диапазон крутящего момента вокруг всего события
Если клиент говорит нам:
<сильный data-start="18195" data-end="18236">Крутящий момент: примерно 0,6 Н·м
мы не выбираем датчик только по этому числу.
Нам всё равно хотелось бы знать:
Каков момент отрыва?
Какой самый высокий ожидаемый пик?
Какое количество вариаций от продукта к продукту ожидается?
Вернуться к примеру, используемому в этом руководстве:
Бегущий регион: 0.55–0.65 N·m
Breakaway: 1.05 N·m
Локальный пик: 0,92 Н·м
Описывая этот DUT просто как "вал 0,6 N·m", исключает событие, которое фактически определяет минимально требуемый запас высоты.
Противоположный подход — выбор гораздо большего датчика для безопасности — тоже не является автоматически лучше. Значимые измерения могут занимать очень небольшую часть выбранного диапазона.
Ёмкость, ожидаемые пики, спецификация точности, разрешение, нормальный рабочий регион и допустимый коэффициент перегрузки следует учитывать вместе
.Для подробного обсуждения выбора дальности см.:
Как выбрать правильный диапазон крутящего момента для тестера крутящего
моментаДля тестирования вала и роторных компонентов практический вывод прост:
Не определяйте систему измерения только по крутящему моменту.
Тестер крутящего момента — это больше, чем датчик крутящего
моментаКогда мы знаем DUT и механическое событие, обсуждение оборудования становится гораздо проще.
Мы рассматриваем всю цепочку измерений.
Диапазон крутящего момента: охватывает ли он отрыв, ход, пик и ожидаемые вариации?
Движение: какая скорость вращения и угол требуются?
Направление: CW, CCW или оба?
Fixture: Где на самом деле можно удерживать DUT без скольжения или деформации?
Выравнивание: Какова функциональная ось вращения?
Data: Достаточно ли пикового значения или инженеру нужен крутящий момент против угла?
Вот почему два компонента с одинаковым максимумом 2 N·m могут требовать разных тестовых конфигураций.
Простой роторный шарнир может потребовать только контролируемого смещения на 90° и максимального результата.
Другой компонент может требовать нескольких оборотов, движения на малых скоростях, индивидуального приспособления, сравнения CW/CCW и детальной кривой угола крутящего момента.
Та же номинальная ёмкость.
Другой тест.
где мы видим эти тесты на практике
Принцип измерения схож для многих механических изделий, но полезный результат меняется с DUT
.Подшипники, втулки и уплотнения
Эти приложения часто добавляют в один и тот же тест моменты отрыва и бега.
Узел подшипника или уплотнения может иметь заметное начало, за которым следует значительно более низкий ход области. Смазка, преднагрузка, состояние контакта и история кондиционирования могут иметь значение, поэтому процедура тестирования должна контролировать эти переменные при сравнении образцов
.валы, муфты и роторные шарниры
Здесь нас часто интересует, остаётся ли сопротивление последовательным в функциональном движении.
Один пик может быть полезен для простой спецификации, но кривая крутящего момента становится более ценной, когда соединение ощущается туго или создаёт сопротивление только в определённом положении
.Выравнивание и проектирование приспособлений также становятся важными по мере снижения симметрии геометрии DUT
.Шестерни и механизмы регулировки
Повторяющийся рисунок крутящего момента не является автоматической проблемой.
Механизм с шестерёнкой может естественным образом вызывать периодические изменения по мере движения механических интерфейсов через вращение. Механизм регулировки может намеренно иметь различное сопротивление в разных частях хода.
Прежде чем оценивать график, нужно знать, что должен делать продукт.
Звучит просто, но это предотвращает распространённую ошибку: считать кривую крутящего момента самой плоской как «лучшую
».До и после долговечности: сравните больше максимума
Тестирование вращательного крутящего момента особенно полезно при сравнении одинаковых механических действий до и после циклирования.
Рассмотрим иллюстративную сборку.
Baseline
Breakaway: 0.82 N·m
Беговой регион: 0,55–0,62 N·m
After Cycleing
Breakaway: 0.98 N·m
Беговой регион: 0.65–0.73 N·m
Сопротивление изменилось.
Тест крутящего момента не показывает автоматически, является ли причина износа, перераспределение смазки, поведение уплотнения, изменения поверхности, преднагрузка или механическое оседание. Для этого требуется знание продукта и, зачастую, дополнительная проверка.
Теперь рассмотрим другой случай, когда максимальный крутящий момент почти не меняется, но новый подъём появляется примерно на 210° после цикла
.Сравнение только в пиковой фазе может пропустить его.
Наложение базовых и постциклических кривых показывает не только <сильные данные-старт="23407" data-end="23419">насколько изменилось вращательное сопротивлениено и <сильный data-start="23458" data-end="23467">где он изменился
.Все значения в этих примерах являются иллюстративными и не являются критериями принятия.
Прежде чем просить тестер крутящего момента, определите эти входы
Запрос, который гласит:
"Нам нужен тестер крутящего момента вала на 10 Н·м."
даёт нам емкость.
Пока не даётся полного теста.
Для выбора оборудования эти входы гораздо полезнее:
DUT: вал / Подшипник / Муфта / Уплотнение / Роторный узел / Другое
DUT Размеры: _____
интерфейс вал / ротация: _____
Ожидаемый момент, отрыв: _____ N·
mНормальный крутящий момент: _____ N·m
Максимальный ожидаемый пик: _____ N·
mВращение: _____° / Непрерывное
Направление: CW / CCW / Оба
Скорость вращения: _____ rpm
Требуемый результат: Breakaway / Running / Пик / Кривая крутящего момента
требование к креплению / крепления: _____
Долговечность / Повторяющиеся циклы: _____
Если ожидаемый крутящий момент ещё не известен, это не мешает обсуждать применение. Чертёж DUT, размеры интерфейса, фотографии, существующие тестовые данные или репрезентативная образец могут помочь определить следующий шаг.
Цель — настроить диапазон крутящего момента, крепление, движение и данные вокруг реального компонента, а не заставлять компонент работать в машине, выбранной из одного числа.
FAQ
Что такое тест крутящего момента вала?
Тест крутящего момента вала измеряет сопротивление вращения или отклик крутящего момента вала или роторного узла при определённом движении. В зависимости от применения, требуемый результат может включать отрыв крутящего момента, бегущий крутящий момент, пиковый крутящий момент, вариацию крутящего момента или полную кривую угла крутящего момента.
В чём разница между моментом отрыва и крутящим моментом при движении?
Момент отрыва связан с инициацией движения из покоя. Крутящий момент при движении описывает сопротивление вращения после начала движения. Они могут различаться, потому что механическое состояние в покое не обязательно совпадает с условием при непрерывном движении.
Крутящий момент при отрыве равен ли пиковому крутящему моменту?
Не обязательно. Breakaway определяет событие крутящего момента, когда начинается движение. Пиковый крутящий момент — это максимальное измеряемое значение во время определённого теста. Отрыв может быть пиком, но более высокий крутящий момент может произойти позже в вращении.
Как измерять вращательный момент?
DUT установлен в подходящем светильнике, выровнен по своей оси вращения и подвергается контролируемому вращательному движению во время измерения крутящего момента. Когда важна угловая позиция, крутящий момент и угол можно записывать вместе для создания кривой крутящего момента-угла.
Как выбрать правильный диапазон датчика крутящего момента?
Начните с полного события крутящего момента. Определите ожидаемый момент отрыва, нормальную рабочую область, максимальный пик, вариацию продукта и требуемую производительность измерения. Выбор датчика только по работе крутящего момента может пропустить событие, которое действительно определяет необходимый радиус действия.
Заключительные мысли
Когда кто-то даёт одно значение крутящего момента для роторного компонента, наш следующий вопрос обычно таков:
Какое это крутящий момент?
Breakaway показывает, что происходит при начале движения. Крутящий момент при работе описывает сопротивление после движения компонента. Пиковый крутящий момент определяет наибольшее событие. Кривая крутящего момента показывает, где происходят эти события.
Затем мы рассматриваем условия измерения: скорость, направление, стартовая позиция, выравнивание, светильник и радиус действия датчиков.
Это разница между выбором тестера крутящего момента по ёмкости и настройкой теста крутящего момента вокруг реального DUT
.Сначала определите механическое событие. Затем выберите систему измерения.
Обсудите тест роторного крутящего момента
Тестируете вал, подшипник, муфту, уплотнение или другой роторный компонент?
Отправить ITM-LAB <сильный data-start="28037" data-end="28195">размеры DUT, вращательный интерфейс, ожидаемый отрыв/бег/пиковый крутящий момент, угол вращения, направление, скорость, требования к креплению и необходимый результат теста.
Мы можем использовать эти входы для оценки диапазона крутящего момента, крепления, управляемого движения, измерения угла и конфигурации данных по конкретному применению.
