В чем измеряется вращающий момент: Вращающий момент — это… Что такое Вращающий момент?

Вращающий момент — это… Что такое Вращающий момент?

Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы приложенный к гаечному ключу

Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе

Момент силы

В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:

где  — сила, действующая на частицу, а  — радиус-вектор частицы!

Предыстория

Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.

Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.

Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .

Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .

Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .

В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно

Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .

Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .

И теперь полная работа записывается очень просто или .

Единицы

Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически

,

где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.

Специальные случаи

Формула момента рычага

Момент рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУ

Проблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален

= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУ

Сила под углом

Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой

Статическое равновесие

Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.

Момент силы как функция от времени

Момент силы — производная по времени от момент импульса,

,

где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.

,

То есть если I постоянная, то

,

где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.

Отношение между моментом силы и мощностью

Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ

В системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.

Отношение между моментом силы и работой

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛ

В системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.

Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .

Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:

= МОМЕНТ СИЛЫ * *

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки

O и O_F, на вектор силы :

.

Момент силы относительно оси

Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.

Измерение момента

На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Вращающий момент — это… Что такое Вращающий момент?

Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы приложенный к гаечному ключу

Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе

Момент силы

В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:

где  — сила, действующая на частицу, а  — радиус-вектор частицы!

Предыстория

Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.

Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.

Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .

Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .

Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .

В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно

Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .

Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .

И теперь полная работа записывается очень просто или .

Единицы

Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически

,

где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.

Специальные случаи

Формула момента рычага

Момент рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУ

Проблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален

= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУ

Сила под углом

Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой

Статическое равновесие

Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.

Момент силы как функция от времени

Момент силы — производная по времени от момент импульса,

,

где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.

,

То есть если I постоянная, то

,

где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.

Отношение между моментом силы и мощностью

Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ

В системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.

Отношение между моментом силы и работой

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛ

В системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.

Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .

Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:

= МОМЕНТ СИЛЫ * *

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки O и O_F, на вектор силы :

.

Момент силы относительно оси

Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.

Измерение момента

На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Вращающий момент — это… Что такое Вращающий момент?

Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы приложенный к гаечному ключу

Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе

Момент силы

В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:

где  — сила, действующая на частицу, а  — радиус-вектор частицы!

Предыстория

Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.

Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.

Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .

Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .

Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .

В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно

Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .

Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .

И теперь полная работа записывается очень просто или .

Единицы

Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически

,

где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.

Специальные случаи

Формула момента рычага

Момент рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУ

Проблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален

= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУ

Сила под углом

Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой

Статическое равновесие

Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.

Момент силы как функция от времени

Момент силы — производная по времени от момент импульса,

,

где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.

,

То есть если I постоянная, то

,

где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.

Отношение между моментом силы и мощностью

Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ

В системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.

Отношение между моментом силы и работой

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛ

В системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.

Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .

Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:

= МОМЕНТ СИЛЫ * *

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки O и O_F, на вектор силы :

.

Момент силы относительно оси

Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.

Измерение момента

На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Вращающий момент — это… Что такое Вращающий момент?

Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы приложенный к гаечному ключу

Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе

Момент силы

В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:

где  — сила, действующая на частицу, а  — радиус-вектор частицы!

Предыстория

Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.

Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.

Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .

Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .

Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .

В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно

Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .

Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .

И теперь полная работа записывается очень просто или .

Единицы

Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически

,

где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.

Специальные случаи

Формула момента рычага

Момент рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУ

Проблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален

= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУ

Сила под углом

Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой

Статическое равновесие

Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.

Момент силы как функция от времени

Момент силы — производная по времени от момент импульса,

,

где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.

,

То есть если I постоянная, то

,

где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.

Отношение между моментом силы и мощностью

Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ

В системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.

Отношение между моментом силы и работой

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛ

В системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.

Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .

Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:

= МОМЕНТ СИЛЫ * *

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки O и O_F, на вектор силы :

.

Момент силы относительно оси

Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.

Измерение момента

На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Вращающий момент — это… Что такое Вращающий момент?

Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы приложенный к гаечному ключу

Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе

Момент силы

В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:

где  — сила, действующая на частицу, а  — радиус-вектор частицы!

Предыстория

Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.

Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.

Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .

Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .

Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .

В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно

Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .

Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .

И теперь полная работа записывается очень просто или .

Единицы

Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически

,

где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.

Специальные случаи

Формула момента рычага

Момент рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУ

Проблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален

= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУ

Сила под углом

Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой

Статическое равновесие

Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.

Момент силы как функция от времени

Момент силы — производная по времени от момент импульса,

,

где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.

,

То есть если I постоянная, то

,

где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.

Отношение между моментом силы и мощностью

Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ

В системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.

Отношение между моментом силы и работой

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛ

В системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.

Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .

Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:

= МОМЕНТ СИЛЫ * *

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки O и O_F, на вектор силы :

.

Момент силы относительно оси

Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.

Измерение момента

На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Что такое вращающий момент

Вращающий момент — это… Что такое Вращающий момент?

Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы приложенный к гаечному ключу

Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе

Момент силы

В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:

где  — сила, действующая на частицу, а  — радиус-вектор частицы!

Предыстория

Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.

Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.

Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .

Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .

Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .

В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно

Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .

Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .

И теперь полная работа записывается очень просто или .

Единицы

Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически

,

где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.

Специальные случаи

Формула момента рычага

Момент рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУ

Проблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален

= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУ

Сила под углом

Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой

Статическое равновесие

Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.

Момент силы как функция от времени

Момент силы — производная по времени от момент импульса,

,

где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.

,

То есть если I постоянная, то

,

где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.

Отношение между моментом силы и мощностью

Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ

В системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.

Отношение между моментом силы и работой

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛ

В системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.

Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .

Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:

= МОМЕНТ СИЛЫ * *

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки O и OF, на вектор силы :

.

Момент силы относительно оси

Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.

Измерение момента

На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).

См. также

• Момент инерции
• Момент импульса
• Теорема Вариньона

Wikimedia Foundation. 2010.

15.Вращательное движение. Момент силы и момент импульса.

Враща́тельное движе́ние — вид механического движения. При вращательном движении абсолютно твёрдого тела его точки описывают окружности, расположенные в параллельных плоскостях. Центры всех окружностей лежат при этом на одной прямой, перпендикулярной к плоскостям окружностей и называемой осью вращения. Ось вращения может располагаться внутри тела и за его пределами. Ось вращения в данной системе отсчёта может быть как подвижной, так и неподвижной. Например, в системе отсчёта, связанной с Землёй, ось вращения ротора генератора на электростанции неподвижна.

Кинетические характеристики:

Вращение твердого тела, как целого характеризуется углом , измеряющегося в угловых градусах или радианах, угловой скоростью (измеряется в рад/с)и угловым ускорением(единица измерения — рад/с²).

При равномерном вращении (T оборотов в секунду):

Частота вращения — число оборотов тела в единицу времени.-

,

Период вращения — время одного полного оборота. Период вращения T и его частота связаны соотношением .

Линейная скорость точки, находящейся на расстоянии R от оси вращения

Угловая скорость вращения тела

Момент силы (синонимы: крутящий момент, вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент) — векторная физическая величина, равная векторному произведению радиус-вектора (проведённого от оси вращения к точке приложения силы — по определению), на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н·м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м. Сила приложена к концу рычага и направлена перпендикулярно ему.

Моме́нт и́мпульса (кинетический момент, угловой момент, орбитальный момент, момент количества движения) характеризует количество вращательного движения. Величина, зависящая от того, сколько массы вращается, как она распределена относительно оси вращения и с какой скоростью происходит вращение. Момент импульса замкнутой системы сохраняется

Зако́н сохране́ния моме́нта и́мпульса (закон сохранения углового момента) — один из фундаментальных законов сохранения. Математически выражается через векторную сумму всех моментов импульса относительно выбранной оси для замкнутой системы тел и остается постоянной, пока на систему не воздействуют внешние силы. В соответствии с этим момент импульса замкнутой системы в любой системе координат не изменяется со временем.

Закон сохранения момента импульса есть проявление изотропности пространства относительно поворота.

16.Уравнение динамики вращательного движения. Момент инерции.

Основное уравнение динамики вращательного движения материальной точки — угловое ускорение точки при ее вращении вокруг неподвижной оси пропорционально вращающему моменту и обратно пропорционально моменту инерции.

М = E*J или E = M/J

Сравнивая полученное выражение со вторым законом Ньютона с поступательным законом, видим, что момент инерции J является мерой инертности тела во вращательном движении. Как и масса величина аддитивная.

Момент инерции — скалярная (в общем случае — тензорная) физическая величина, мера инертности во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении. Характеризуется распределением масс в теле: момент инерции равен сумме произведений элементарных масс на квадрат их расстояний до базового множества (точки, прямой или плоскости).

Единица измерения СИ: кг·м².Обозначение: I или J.

Различают несколько моментов инерции — в зависимости от многообразия, от которого отсчитывается расстояние точек.

Свойства момента инерции:

1.Момент инерции системы равен сумме момента инерции её частей.

2.Момент инерции тела является величиной, иманентно присущей этому телу.

Момент инерции твердого тела — это велина, характеризующая распределение массы в теле и являющаяся мерой инертности тела при вращательном движении.

Формула момента инерции:

Теорема Штейнера:

Момент инерции тела относительно какой-либо оси равен моменту инерции относительно параллельной оси, проходящей через центр инерции, сложенной с величиной m*(R*R), где R — расстояние между осями.

Моментом инерции механической системы относительно неподвижной оси («осевой момент инерции») называется величина Ja, равная сумме произведений масс всех n материальных точек системы на квадраты их расстояний до оси:

Осевой момент инерции тела Ja является мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении.

Центральный момент инерции (или момент инерции относительно точки O) — это величина

.

Вращательный момент

Физика > Вращательный момент

Изучите вращательный момент в физике. Узнайте, что такое момент вращательного движения, силы и инерции, роль вектора, угловой скорости и углового движения.

Вращательный момент – сила, заставляющая объекты поворачиваться или вращаться вокруг своей оси.

Задача обучения

• Описать воздействие вращательного момента на объект.

Основные пункты

• Вращательный момент находят при помощи умножения активной силы на дистанцию к оси вращения (рычаг момента).
• Вращательный момент смещается, потому что сила отображает движение.
• Единица – Ньютон на метр.

Термины

• Вектор – определенное количество, характеризующееся величиной и направлением (между двумя точками).
• Угловая скорость – векторная величина, характеризующая объект в движении по кругу.
• Угловое движение – смещение тела вокруг статичной точки или оси (вроде планет и маятника). Равняется углу, проходящему в точке или оси по линии, отображенной на теле.

Вращательный момент – тенденция силы поворачивать или вращать смещающийся объект. Ее можно измерить при помощи момента сила. Вращательный момент в угловом движении соответствует силе смещения. В результате получаем угловое ускорение или угловое торможение частички. Можно измерить при помощи уравнения:

T = r × F

Процесс вращения – особенный случай для углового движения. Момент вращательного движения вычисляется относительно оси, поэтому вектор r ограничивается перпендикулярным размещением относительно оси вращения. То есть, плоскость движения перпендикулярна оси вращения.

Вращательный момент – поперечная производная силы рычага момента. Он активируется каждый раз, когда объект пребывает во вращении. Также момент можно выразить через угловое ускорение объекта.

Вращательный момент с позиции рычага момента

Вычислить направление вращательного момента намного легче, чем угловую скорость. Почему? Просто сам вращательный момент приравнивается к векторному произведению двух векторов, а угловая скорость – один из двух объектов векторного движения. Если мы знаем направление двух действующих объектов, то легко находим и направление вращательного момента.

Он зависит от силы, дистанции и оси вращения, поэтому единицей выступает ньютон на метр.

(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Вращательный момент — это… Что такое Вращательный момент?

Момент силы (синонимы: крутящий момент; вращательный момент; вращающий момент) — физическая величина, характеризующая вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы приложенный к гаечному ключу

Отношение между векторами силы, момента силы и импульса во вращающейся системе

Момент силы

В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, хотя сантиньютон-метр (cN•m), футо-фунт (ft•lbf), дюйм-фунт (lbf•in) и дюйм-унция (ozf•in) также часто используются для выражения момента силы. Символ момента силы τ (тау). Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Вращающиеся аналоги силы, массы и ускорения есть момент силы, момент инерции и угловое ускорение соответственно. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу, расстояние до оси которого 2 метра, это то же самое, что 1 ньютон, приложенный к рычагу, расстояние до оси которого 6 метров. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:

где  — сила, действующая на частицу, а  — радиус-вектор частицы!

Предыстория

Строго говоря, вектор, обозначающий момент сил, введен искуственно, так как является удобным при вычислении работы по криволинейному участку относительно неподвижной оси и удобен при вычислении общего момента сил всей системы, так как может суммироваться. Для того, чтобы понять откуда появилось обозначение момента сил и как до него додумались, стоит рассмотреть действие силы на рычаг, относительно неподвижной оси.

Работа, совершаемая при действии силы на рычаг , совершающего вращательное движение вокруг неподвижной оси, может быть рассчитана исходя из следующих соображений.

Пусть под действием этой силы конец рычага смещается на бесконечно малый отрезок , которому соответствует бесконечно малый угол . Обозначим через вектор, который направлен вдоль бесконечно малого отрезка и равен ему по модулю. Угол между вектором силы и вектором равен , а угол и вектором силы .

Следовательно, бесконечно малая работа , совершаемая силой на бесконечно малом участке равна скалярному произведению вектора и вектора силы, то есть .

Теперь попытаемся выразить модуль вектора через радиус вектор , а проекцию вектора силы на вектор , через угол .

В первом случае, используя теорему Пифагора, можно записать следующее равенство , где в случае малого угла справедливо и следовательно

Для проекции вектора силы на вектор , видно, что угол , так как для бесконечно малого перемещения рычага , можно считать, что траектория перемещения перпендикулярна рычагу , а так как , получаем, что .

Теперь запишем бесконечно малую работу через новые равенства или .

Теперь видно, что произведение есть ни что иное как модуль векторного произведения векторов и , то есть , которое и было принято обозначить за момент силы или модуля вектора момента силы .

И теперь полная работа записывается очень просто или .

Единицы

Момент силы имеет размерность сила на расстояние, и в системе СИ единицей момента силы является «ньютон-метр». Джоуль, единица СИ для энергии и работы, тоже определяется как 1Н*м, но эта единица не используется для момента силы. Когда энергия представляется как результат «сила на расстояние», энергия скалярная, тогда как момент силы — это «сила, векторно умноженная на расстояние» и таким образом она (псевдо) векторная величина. Конечно, совпадение размерности этих величин не простое совпадение; момент силы 1Н*м, приложенный через целый оборот, требует энергии как раз 2*π джоулей. Математически

,

где Е — энергия, τ — вращающий момент, θ — угол в радианах.

Специальные случаи

Формула момента рычага

Момент рычага

Очень интересен особый случай, представляемый как определение момента силы в поле:

τ = МОМЕНТ РЫЧАГА * СИЛУ

Проблема такого представления в том, что оно не дает направления момента силы, а только его величину, поэтому трудно рассматривать в.м. в 3-хмерном случае. Если сила перпендикулярна вектору r, момент рычага будет равен расстоянию до центра и момент силы будет максимален

= РАССТОЯНИЕ ДО ЦЕНТРА * СИЛУ

Сила под углом

Если сила F направлена под углом θ к рычагу r, то τ = r*F*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой

Статическое равновесие

Для того чтобы объект находился в равновесии, должна равняться нулю не только сумма всех сил, но и сумма всех моментов силы вокруг любой точки. Для 2-хмерного случая с горизонтальными и вертикальными силами: сумма сил в двух измерениях ΣH=0, ΣV=0 и момент силы в третьем измерении Στ=0.

Момент силы как функция от времени

Момент силы — производная по времени от момент импульса,

,

где L — момент импульса. Момент импульса твердого тела может быть описан через произведение момента инерции и угловой скорости.

,

То есть если I постоянная, то

,

где α — угловое ускорение, измеряемое в радианах в секунду за секунду.

Отношение между моментом силы и мощностью

Если сила совершает действие на каком-либо расстоянии, то она совершает механическую работу. Также если момент силы совершает действие через угловое расстояние, он совершает работу.

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ

В системе СИ мощность измеряется в Ваттах, момент силы в ньютон-метрах, а УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ в радианах в секунду.

Отношение между моментом силы и работой

= МОМЕНТ СИЛЫ * УГОЛ

В системе СИ работа измеряется в Джоулях, момент силы в Ньютон * метр, а УГОЛ в в радианах.

Обычно известна угловая скорость в радианах в секунду и время действия МОМЕНТА .

Тогда совершенная МОМЕНТОМ силы РАБОТА рассчитывается как:

= МОМЕНТ СИЛЫ * *

Момент силы относительно точки

Если имеется материальная точка , к которой приложена сила , то момент силы относительно точки равен векторному произведению радиус-вектора , соединяющий точки O и OF, на вектор силы :

.

Момент силы относительно оси

Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.

Единицы измерения

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м.

Измерение момента

На сегодняшний день измерение момента силы осуществляется с помощью тензометрических, оптических и индуктивных датчиков нагрузки. В России при решении задач измерения момента в основном используется оборудование зарубежных производителей (HBM (Германия), Kyowa (Япония), Dacell (Корея) и ряда других).

См. также

• Момент инерции
• Момент импульса
• Теорема Вариньона

Wikimedia Foundation. 2010.

Формула момента силы в физике

Содержание:

Определение и формула момента силы

Определение

Векторное произведение радиус – вектора ($\bar{r}$), который проведен из точки О (рис.1) в точку к которой приложена сила $\bar{F}$ на сам вектор $\bar{F}$ называют моментом силы ($\bar{M}$) по отношению к точке O:

$$\bar{M}=\bar{r} \times \bar{F}(1)$$

На рис.1 точка О и вектор силы ( $\bar{F}$)и радиус – вектор $\bar{r}$ находятся в плоскости рисунка. В таком случае вектор момента силы ($\bar{M}$) перпендикулярен плоскости рисунка и имеет направление от нас. Вектор момента силы является аксиальным. Направление вектора момента силы выбирается таким образом, что вращение вокруг точки О в направлении силы и вектор $\bar{M}$ создают правовинтовую систему. Направление момента сил и углового ускорения совпадают.

Величина вектора $\bar{M}$ равна:

$$M=r F \sin \alpha=l F$$

где $\alpha$ – угол между направлениями радиус – вектора и вектора силы, $l=r \sin \alpha$– плечо силы относительно точки О.

Момент силы относительно оси

Моментом силы по отношению к оси является физическая величина, равная проекции вектора момента силы относительно точки избранной оси на данную ось.{\prime}}$ — радиус-вектор, который проведен из точки О к точке О’, $\bar{F}$ – главный вектор системы сил.

В общем случае результат действия на твердое тело произвольной системы сил такое же, как действие на тело главного момента $\bar{M}$ системы сил и главного вектора системы сил, который приложен в центре приведения (точка О).

Основной закон динамики вращательного движения

$$\bar{M}=\frac{d \bar{L}}{d t}$$

где $\bar{L}$ – момент импульса тела находящегося во вращении.

Для твердого тела этот закон можно представить как:

$$\bar{M}=I \bar{\varepsilon}(6)$$

где I – момент инерции тела, $\bar{\varepsilon}$ – угловое ускорение.

Единицы измерения момента силы

Основной единицей измерения момента силы в системе СИ является: [M]=Н•м

В СГС: [M]=дин•см

Примеры решения задач

Пример

Задание. На рис.1 показано тело, которое имеет ось вращения OO’. Момент силы, приложенный к телу относительно заданной оси, будет равен нулю? Ось и вектор силы расположены в плоскости рисунка.{\circ}$), следовательно, векторное произведение (1.1) нулю не равно. Значит, момент силы отличен от нуля.

Ответ. $\bar{M} \neq 0$

Слишком сложно?

Формула момента силы не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!

Пример

Задание. Угловая скорость вращающегося твердого тела изменяется в соответствии с графиком, который представлен на рис.2. В какой из указанных на графике точек момент сил, приложенных к телу равен нулю?

Решение. Момент сил, приложенных к вращающемуся твердому телу можно найти при помощи основного закона вращательного движения:

$$M=I \varepsilon(2.1)$$

где $\varepsilon$ угловое ускорение вращения тела.его в свою очередь можно выразить через угловую скорость вращения тела как:

$$\varepsilon=\frac{d \omega}{d t}(2.2)$$

Перепишем (2.1), используя (2.2), имеем:

$$M=I \frac{d \omega}{d t}(2.3)$$

Так как $I \neq 0$ (момент инерции не равен нулю), то для выполнения условия M=0 должна быть равна нулю производная от угловой скорости по времени. Производная равна нулю в экстремуме. На рис. экстремумом является точка 3.

Ответ. M=0 в точке 3.

Читать дальше: Формула мощности.

Как измерить крутящий момент (крутящий момент) вашего автомобиля

Независимо от того, покупаете ли вы новый автомобиль или собираете хотрод в своем гараже, при определении характеристик двигателя играют роль два фактора: мощность и крутящий момент. Если вы похожи на большинство механиков DIY или автомобильных энтузиастов, вы, вероятно, хорошо понимаете взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом, но можете с трудом понять, как достигаются эти «фут-фунты». Вы не поверите, но это не так уж и сложно.

Прежде чем перейти к техническим аспектам, давайте разберем несколько простых фактов и определений, которые помогут понять, почему мощность и крутящий момент являются важными факторами, которые необходимо учитывать. Мы должны начать с определения трех элементов измерения производительности двигателя внутреннего сгорания: скорости, крутящего момента и мощности.

Часть 1 из 4. Понимание того, как частота вращения, крутящий момент и мощность двигателя влияют на общую производительность

В недавней статье журнала Hot Rod, одна из величайших загадок в характеристиках двигателя была наконец раскрыта, вернувшись к основам того, как фактически учитывается мощность.Большинство людей полагают, что динометры (динометры двигателя) предназначены для измерения мощности двигателя.

На самом деле динометры измеряют не мощность, а крутящий момент. Это значение крутящего момента умножается на число оборотов в минуту, при котором он измеряется, а затем делится на 5 252 для получения значения мощности в лошадиных силах.

Вот уже более 50 лет динометры, используемые для измерения крутящего момента и оборотов двигателя, просто не могут справиться с большой мощностью, производимой этими двигателями. Фактически, один цилиндр на этих 500 кубических дюймах, сжигающий нитрометан Hemis, производит примерно 800 фунтов тяги через одну выхлопную трубу.

Все двигатели внутреннего сгорания или с электрическим приводом работают с разной скоростью. По большей части, чем быстрее двигатель завершает свой рабочий такт или цикл, тем больше мощности он производит. Что касается двигателя внутреннего сгорания, три элемента, которые влияют на общую производительность этого двигателя, — это скорость, крутящий момент и мощность.

Скорость определяется как скорость двигателя, выполняющего свою работу. Когда мы применяем скорость двигателя к числу или единице измерения, мы измеряем скорость двигателя в оборотах в минуту или об / мин.«Работа», которую выполняет двигатель, — это сила, приложенная к измеренному расстоянию. Крутящий момент определяется как особый вид работы, вызывающей вращение. Это происходит, когда сила действует на радиус (или, в случае двигателя внутреннего сгорания, на маховик), и обычно измеряется в фут-фунтах.

лошадиных сил — это скорость, с которой выполняется работа. В прежние времена, если предметы нужно было переместить, люди обычно использовали лошадь, чтобы переместить их. Было подсчитано, что одна лошадь могла двигаться приблизительно 33 000 футов фунтов в минуту.Отсюда и возник термин «лошадиные силы». В отличие от скорости и крутящего момента, мощность в лошадиных силах может быть измерена в нескольких единицах, включая: 1 л.с. = 746 Вт, 1 л.с. = 2545 БТЕ и 1 л.с. = 1055 джоулей.

Эти три элемента работают вместе, чтобы произвести мощность двигателя. Поскольку крутящий момент остается постоянным, скорость и мощность остаются пропорциональными. Однако по мере увеличения частоты вращения двигателя увеличивается и мощность, чтобы поддерживать постоянный крутящий момент. Однако многие люди не понимают, как крутящий момент и мощность влияют на скорость двигателя.Проще говоря, с увеличением крутящего момента и мощности увеличивается и частота вращения двигателя. Верно и обратное: когда уменьшаются крутящий момент и мощность, уменьшается и частота вращения двигателя.

Часть 2 из 4: Как устроены двигатели для достижения максимального крутящего момента

Современный двигатель внутреннего сгорания можно модифицировать для увеличения мощности или крутящего момента, изменяя размер или длину шатуна и увеличивая отверстие или диаметр цилиндра. Это часто называют отношением диаметра к длине хода.

Крутящий момент измеряется в Ньютон-метрах.Проще говоря, это означает, что крутящий момент измеряется при круговом движении на 360 градусов. В нашем примере используются два идентичных двигателя с одинаковым диаметром отверстия (или диаметром цилиндра сгорания). Однако один из двух двигателей имеет более длинный «ход» (или глубину цилиндра, создаваемую более длинным шатуном). Двигатель с более длинным ходом имеет более прямолинейное движение при вращении через камеру сгорания и имеет больше рычагов для выполнения той же задачи.

Крутящий момент измеряется в фунт-футах или величине «крутящей силы», прилагаемой для выполнения задачи.Например, представьте, что вы пытаетесь ослабить ржавый болт. Предположим, у вас есть два разных трубных ключа: один длиной 2 фута, другой — длиной 1 фут. Предполагая, что вы прикладываете такое же усилие (в данном случае 50 фунтов давления), вы фактически прикладываете 100 фут-фунт крутящего момента для двухфутового ключа (50 x 2) и всего 50 фунтов. крутящего момента (1 x 50) с помощью гаечного ключа на одну ногу. Какой ключ поможет вам легче ослабить болт? Ответ прост — тот, у которого больше крутящего момента.

Инженеры разрабатывают двигатель, обеспечивающий более высокое соотношение крутящего момента к мощности для транспортных средств, которым требуется дополнительная «мощность» для ускорения или подъема.Как правило, вы видите более высокие значения крутящего момента для грузовиков большой грузоподъемности, используемых для буксировки, или двигателей с высокими рабочими характеристиками, где ускорение имеет решающее значение (например, приведенный выше пример NHRA Top Fuel Engine).

Вот почему производители автомобилей часто подчеркивают потенциал двигателей с высоким крутящим моментом в рекламе грузовиков. Крутящий момент двигателя также может быть увеличен путем изменения угла опережения зажигания, регулирования подачи воздуха к топливным смесям и даже манипулирования для увеличения выходного крутящего момента в определенных сценариях.

Часть 3 из 4: Понимание других переменных, влияющих на общий крутящий момент двигателя

Когда дело доходит до измерения крутящего момента, в двигателе внутреннего сгорания необходимо учитывать три уникальные переменные:

Сила, создаваемая при определенных оборотах: это максимальная мощность двигателя, развиваемая при желаемых оборотах. Когда двигатель ускоряется, появляется кривая оборотов или мощности. По мере увеличения оборотов двигателя увеличивается и мощность, пока не достигнет максимального уровня.

Расстояние: это длина хода шатуна: чем длиннее ход, тем больше крутящего момента создается, как мы объясняли выше.

Константа крутящего момента: это математическое число, которое присваивается всем двигателям, 5252 или постоянная частота вращения, при которой мощность и крутящий момент уравновешены. Число 5252 было получено из наблюдения, что одна лошадиная сила эквивалентна 150 фунтам, которые преодолевают 220 футов за одну минуту. Чтобы выразить это в фут-фунтах крутящего момента, Джеймс Ватт ввел математическую формулу, которая изобрела первый паровой двигатель.

Формула выглядит следующим образом:

Предполагая, что сила в 150 фунтов приложена к одному футу радиуса (или круга, который находится, например, внутри цилиндра двигателя внутреннего сгорания), вам придется преобразовать это в фут-фунты крутящего момента.

220 футов в минуту необходимо экстраполировать в число оборотов в минуту. Для этого вам нужно дважды умножить число Пи (или 3,141593), что равно 6,283186 фута. Возьмите 220 футов и разделите на 6,28, и мы получим 35,014 оборотов в минуту на каждый оборот.

Возьмите 150 футов и умножьте на 35,014, и вы получите 5252,1 — это наша константа, учитываемая при измерении крутящего момента в фут-фунтах.

Часть 4 из 4: Как рассчитать крутящий момент автомобиля

Формула для вычисления крутящего момента: крутящий момент = мощность двигателя x 5252, который затем делится на число оборотов в минуту.

Проблема с крутящим моментом, однако, заключается в том, что он измеряется в двух разных местах: непосредственно от двигателя и до ведущих колес.Другие механические компоненты, которые могут увеличивать или уменьшать номинальный крутящий момент колес, включают: размер маховика, передаточные числа трансмиссии, передаточные числа ведущей оси и окружность шины / колеса.

Чтобы вычислить крутящий момент на колесе, все эти элементы должны быть учтены в уравнении, которое лучше всего оставить компьютеризированной программе, включенной в динамометрический стенд. На этом типе оборудования автомобиль размещается на стойке, а ведущие колеса размещаются рядом с рядом роликов.Двигатель подключен к компьютеру, считывающему данные, который отслеживает обороты двигателя, кривую расхода топлива и передаточные числа. Эти числа учитываются со скоростью вращения колес, ускорением и оборотами переключения, поскольку транспортное средство движется на динамометрическом стенде в течение желаемого промежутка времени.

Расчет крутящего момента двигателя определить намного проще. Следуя приведенной выше формуле, становится ясно, как крутящий момент двигателя пропорционален мощности и частоте вращения двигателей, как описано в первом разделе. Используя эту формулу, вы можете вычислить номинальные крутящий момент и мощность в каждой точке кривой частоты вращения.Для расчета крутящего момента вам необходимо иметь данные о мощности двигателя, указанные производителем двигателя.

Калькулятор крутящего момента

Некоторые люди используют онлайн-калькулятор, предлагаемый MeasureSpeed.com, который требует, чтобы вы вводили максимальные значения мощности двигателя (предоставленные производителем или полученные во время профессионального динамического тестирования двигателя) и желаемое число оборотов в минуту.

Если вы заметили, что ваш двигатель с трудом ускоряется и не обладает необходимой мощностью, попросите одного из сертифицированных механиков YourMechanic провести осмотр, чтобы определить источник проблемы.

Измерение крутящего момента — SENSY

Определения

Измерение крутящего момента основано на фундаментальном понятии момента силы, определяемом следующим образом (см. Рис. 1):

Момент силы, где M — точка приложения, относительно точки O определяется как:

Это псевдовектор, образованный векторным произведением вектора на векторную силу. Он приложен к точке O перпендикулярно плоскости, содержащей вектор силы и точку O, и его интенсивность равна произведению интенсивности силы F на длину OH опущенного перпендикуляра точки O в направлении силы.

Система двух параллельных нелинейных сил равной интенсивности и противоположного направления составляет «крутящий момент» сил. Момент такого крутящего момента равен сумме моментов каждой из сил. Его интенсивность, следовательно, равна произведению интенсивности F, общей для обеих сил, на расстояние D обеих сил, измеренное перпендикулярно их линии действия.

Необходимо всегда определять, находимся ли мы в присутствии момента силы или крутящего момента, потому что условия их хорошего измерения очень разные.

Измеритель крутящего момента: рассчитан на кручение

Измеритель крутящего момента — это измерительный прибор, аналог динамометра, предназначенный для работы на кручение. Его испытательный корпус имеет цилиндрическую форму, подверженную деформациям сдвига, измеряемым тензодатчиками. Этот тип деформации обеспечивает измерения, которые точно пропорциональны крутящему моменту, приложенному к преобразователю.

Что касается динамометра, измеритель крутящего момента связан с измерительным мостом, позволяющим ему питать датчик и обрабатывать передаваемый сигнал.

Измерение крутящего момента

• Два приложения для измерителя крутящего момента:

Измеритель крутящего момента может использоваться для двух операций:

• чистое измерение крутящего момента
• калибровка или проверка динамометрического ключа

• На измеритель крутящего момента действуют два основных момента

Условия работы, требуемые для измерителя крутящего момента, труднее достичь, чем условия, необходимые для динамометра.Фактически, на измеритель крутящего момента действуют два основных момента: первый возникает из-за измеряемого крутящего момента, а второй — из-за крутящего момента, препятствующего вращению измерителя крутящего момента вокруг своей оси. Эти два момента соединяются мешающими моментами и усилиями, возникающими из-за отказов в устройствах приложения двух основных моментов.

Качество измерения крутящего момента

Качество измерения в основном зависит от соосности трех осей:

• ось измеряемого псевдовектора крутящего момента
• ось реактивного момента псевдовектор
• измеритель крутящего момента ось

Для этого все три оси должны быть материализованы с помощью механических элементов, которые центрированы и выровнены относительно друг друга.

Предотвращение ошибок измерения крутящего момента

Ошибки центровки

Ошибки центровки вызывают мешающие моменты, перпендикулярные оси измерителя крутящего момента, которые вызывают погрешности измерения, изменяющиеся на несколько процентных пунктов по сравнению с выполненным измерением крутящего момента.

Моменты помех могут быть значительно уменьшены с помощью специальных соединительных механических устройств, которые ограничивают влияние нарушений центровки. Это карданные шарниры, упругие лопатки или диски. Сцепные устройства Rexnord особенно эффективны.

---

ПРИМЕЧАНИЕ: Испанская версия / en / tecnologia / esfuerzo-de-torsion / medicion-del-par

Основы измерения крутящего момента

// php echo do_shortcode (‘[responseivevoice_button voice = «Американский английский мужчина» buttontext = «Listen to Post»]’)?>

Крутящий момент является важным фактором для большей части оборудования в заводских цехах. Часто при измерении крутящего момента неправильно понимают, что может привести к недооценке измерительных систем. В этой статье рассматриваются многие методы и методы измерения крутящего момента.

Крутящий момент можно разделить на две основные категории: статический или динамический. Методы, используемые для измерения крутящего момента, можно разделить еще на две категории: реактивные и линейные. Понимание типа измеряемого крутящего момента, а также различных типов датчиков крутящего момента, которые доступны, окажет сильное влияние на точность получаемых данных, а также на стоимость измерения.

При обсуждении статического и динамического крутящего момента часто проще всего начать с понимания разницы между статической и динамической силой.Проще говоря, динамическая сила включает ускорение, а статическая — нет.

Связь между динамической силой и ускорением описывается вторым законом Ньютона; F = ma (сила равна массе, умноженной на ускорение). Сила, необходимая для остановки вашего автомобиля с его значительной массой, будет динамической силой, поскольку автомобиль необходимо замедлить. Сила, прилагаемая тормозным суппортом для остановки этого автомобиля, будет статической силой, поскольку тормозные колодки не ускоряются.

Крутящий момент — это просто сила вращения или сила на расстоянии. Из предыдущего обсуждения он считается статичным, если у него нет углового ускорения. Крутящий момент, создаваемый часовой пружиной, будет статическим, поскольку нет вращения и, следовательно, углового ускорения. Крутящий момент, передаваемый через ведущую ось автомобиля, когда он движется по шоссе (с постоянной скоростью), может быть примером вращающегося статического крутящего момента, потому что даже при наличии вращения при постоянной скорости ускорение отсутствует.

Крутящий момент, создаваемый двигателем автомобиля, будет как статическим, так и динамическим, в зависимости от того, где он измеряется. Если крутящий момент измеряется в коленчатом валу, будут большие колебания динамического крутящего момента, поскольку каждый цилиндр срабатывает, а его поршень вращает коленчатый вал.

Если крутящий момент измеряется на приводном валу, он будет почти статическим, потому что инерция вращения маховика и трансмиссии будет гасить динамический крутящий момент, создаваемый двигателем. Крутящий момент, требуемый для открытия стекол в автомобиле (помните их?), Может быть примером статического крутящего момента, даже если присутствует ускорение вращения, потому что как ускорение, так и инерция вращения кривошипа очень малы, и в результате динамический крутящий момент (крутящий момент = инерция вращения x ускорение вращения) будет незначительным по сравнению с силами трения, участвующими в движении окна.

Этот последний пример иллюстрирует тот факт, что для большинства измерительных приложений в той или иной степени будут задействованы как статические, так и динамические крутящие моменты. Если динамический крутящий момент является основным компонентом общего крутящего момента или представляет собой интересующий крутящий момент, необходимо учитывать особые соображения при определении того, как лучше всего его измерить.

Реакция по сравнению с Inline
Измерения крутящего момента в линии выполняются путем вставки датчика крутящего момента между компонентами, несущими крутящий момент, подобно вставке удлинителя между головкой и торцевым ключом.Крутящий момент, необходимый для поворота гнезда, будет передаваться непосредственно удлинителем гнезда. Этот метод позволяет разместить датчик крутящего момента как можно ближе к интересующему крутящему моменту и избежать возможных ошибок в измерениях, таких как паразитные крутящие моменты (подшипники и т. динамические моменты.

Рисунок 1: Простое измерение крутящего момента

Из предыдущего примера выше динамический крутящий момент, создаваемый двигателем, можно было бы измерить путем размещения линейного датчика крутящего момента между коленчатым валом и маховиком, избегая инерции вращения маховика и любых потерь от трансмиссии.Чтобы измерить почти статический, установившийся крутящий момент, который приводит в движение колеса, линейный датчик крутящего момента может быть размещен между ободом и ступицей транспортного средства или в приводном валу. Из-за инерции вращения типичной приводной линии крутящего момента и других связанных компонентов поточные измерения часто являются единственным способом правильно измерить динамический крутящий момент.

Датчик реактивного момента использует третий закон Ньютона: «на каждое действие есть равная и противоположная реакция». Чтобы измерить крутящий момент, создаваемый двигателем, мы могли бы измерить его в потоке, как описано выше, или мы могли бы измерить, какой крутящий момент требуется для предотвращения вращения двигателя, обычно называемый реакционным крутящим моментом.

Рисунок 2: Размещение датчиков крутящего момента важно

Измерение реактивного момента позволяет избежать очевидной проблемы электрического подключения к датчику во вращающемся приложении (обсуждается ниже), но имеет свой собственный набор недостатков. Датчик реактивного момента часто требуется, чтобы выдерживать значительные посторонние нагрузки, такие как вес двигателя или, по крайней мере, часть трансмиссии. Эти нагрузки могут привести к ошибкам перекрестных помех (реакция датчика на нагрузки, отличные от тех, которые предназначены для измерения), а иногда и к снижению чувствительности, так как датчик должен быть слишком большого размера, чтобы выдерживать посторонние нагрузки.Оба этих метода, линейный и реактивный, дадут идентичные результаты для измерения статического крутящего момента.

Выполнение линейных измерений во вращающемся приложении почти всегда ставит перед пользователем задачу подключить датчик вращающегося мира к неподвижному миру. Для этого существует ряд вариантов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Наиболее часто используемым методом соединения между вращающимися датчиками и стационарной электроникой является токосъемное кольцо.Он состоит из набора токопроводящих колец, которые вращаются вместе с датчиком, и ряда щеток, которые контактируют с кольцами и передают сигналы датчиков.

Контактные кольца — это экономичное решение, которое хорошо работает в самых разных областях применения. Это относительно простое, проверенное временем решение с незначительными недостатками в большинстве приложений. Щетки и, в меньшей степени, кольца — изнашиваемые детали с ограниченным сроком службы, которые не поддаются длительным испытаниям или приложениям, которые нелегко обслуживать на регулярной основе.

Рисунок 3: Контактные кольца — экономичное решение

На низких и средних скоростях электрическое соединение между кольцами и щетками относительно бесшумно, однако на более высоких скоростях шум значительно ухудшит их характеристики. Максимальная скорость вращения (об / мин) контактного кольца определяется поверхностной скоростью на границе раздела щетка / кольцо. В результате максимальная рабочая скорость будет ниже для датчиков большего размера, обычно с более высоким крутящим моментом, в силу того факта, что контактные кольца должны быть большего диаметра и, следовательно, будут иметь более высокую поверхностную скорость при заданных оборотах в минуту.

Типичные максимальные скорости будут находиться в диапазоне 5000 об / мин для датчика крутящего момента средней мощности. Наконец, интерфейс щеточного кольца является источником тормозящего момента, который может быть проблемой, особенно при измерениях очень низкой производительности или применениях, где крутящий момент привода не сможет преодолеть сопротивление кисти.

Поворотный трансформатор
Стремясь преодолеть некоторые недостатки контактного кольца, была разработана система вращающегося трансформатора. Он использует вращающуюся трансформаторную муфту для передачи энергии на вращающийся датчик.Внешний прибор подает переменное напряжение возбуждения на тензодатчик через трансформатор возбуждения. Затем мост тензодатчика датчика приводит в действие вторую катушку вращающегося трансформатора, чтобы получить сигнал крутящего момента от вращающегося датчика. За счет исключения щеток и колец контактного кольца проблема износа решена, что делает систему вращающегося трансформатора пригодной для длительных испытаний.

Рисунок 4: Поворотные трансформаторы повышают производительность

Паразитный момент сопротивления, вызываемый щетками в узле контактного кольца, также устраняется.Однако необходимость в подшипниках и хрупкость сердечников трансформатора по-прежнему ограничивают максимальную скорость вращения до уровней, лишь немного лучше, чем у контактного кольца. Система также подвержена шумам и ошибкам, вызванным выравниванием первичной и вторичной обмоток трансформатора. Из-за особых требований, предъявляемых вращающимися трансформаторами, также требуется специальное преобразование сигнала для получения сигнала, приемлемого для большинства систем сбора данных, что дополнительно увеличивает стоимость системы, которая уже выше, чем у типичного узла контактных колец.

Стремясь устранить некоторые недостатки контактного кольца, была разработана система вращающегося трансформатора. Он использует вращающуюся трансформаторную муфту для передачи энергии на вращающийся датчик. Внешний прибор подает переменное напряжение возбуждения на тензодатчик через трансформатор возбуждения. Затем мост тензодатчика датчика приводит в действие вторую катушку вращающегося трансформатора, чтобы получить сигнал крутящего момента от вращающегося датчика. За счет исключения щеток и колец контактного кольца проблема износа решена, что делает систему вращающегося трансформатора пригодной для длительных испытаний.

Рисунок 4: Поворотные трансформаторы повышают производительность

Паразитный момент сопротивления, вызываемый щетками в узле контактного кольца, также устраняется. Однако необходимость в подшипниках и хрупкость сердечников трансформатора по-прежнему ограничивают максимальную скорость вращения до уровней, лишь немного лучше, чем у контактного кольца. Система также подвержена шумам и ошибкам, вызванным выравниванием первичной и вторичной обмоток трансформатора. Из-за особых требований, предъявляемых вращающимися трансформаторами, также требуется специальное преобразование сигнала для получения сигнала, приемлемого для большинства систем сбора данных, что дополнительно увеличивает стоимость системы, которая уже выше, чем у типичного узла контактных колец.

Инфракрасный (ИК)
Подобно вращающемуся трансформатору, инфракрасный (ИК) датчик крутящего момента использует бесконтактный метод передачи сигнала крутящего момента от вращающегося датчика обратно в неподвижный мир. Аналогичным образом при использовании муфты вращающегося трансформатора мощность передается на вращающийся датчик. Однако вместо того, чтобы напрямую возбуждать мост тензодатчика, он используется для питания цепи на вращающемся датчике. Схема подает напряжение возбуждения на мост тензодатчика датчика и оцифровывает выходной сигнал датчика.

Рис. 5: ИК-датчик обеспечивает бесконтактное зондирование.

Этот цифровой выходной сигнал затем передается через инфракрасный свет на стационарные приемные диоды, где другая схема проверяет цифровой сигнал на наличие ошибок и преобразует его обратно в аналоговое напряжение. Поскольку выходной сигнал датчика является цифровым, он гораздо менее восприимчив к шуму от таких источников, как электродвигатели и магнитные поля. В отличие от системы вращающегося трансформатора, инфракрасный преобразователь может быть сконфигурирован как с подшипниками, так и без них, что гарантирует отсутствие необходимости в техническом обслуживании, износа и датчика сопротивления.

Хотя оно более дорогое, чем простое контактное кольцо, оно дает несколько преимуществ. При конфигурации без подшипников в качестве истинно бесконтактной измерительной системы исключаются элементы износа, что делает ее идеально подходящей для долгосрочных испытательных стендов. Наиболее важно то, что после отказа от подшипников рабочие скорости (об / мин) резко возрастут, до 25 000 об / мин и выше, даже для агрегатов большой мощности. Для высокоскоростных приложений это часто является лучшим решением для метода передачи вращающего момента.

FM-передатчик
Другой подход к установлению связи между вращающимся датчиком и неподвижным миром использует FM-передатчик. Эти передатчики используются для удаленного подключения любого датчика силы или момента к его системе дистанционного сбора данных путем преобразования сигнала датчика в цифровую форму и передачи его на FM-приемник, где он снова преобразуется в аналоговое напряжение.

Рисунок 6: FM-соединения хорошо работают на больших расстояниях

Для приложений крутящего момента они обычно используются для специальных, единственных в своем роде датчиков, например, когда тензодатчики прикладываются непосредственно к компоненту в приводной линии.Это может быть, например, приводной вал или полуось автомобиля. Преобразователь предлагает преимущества простоты установки на компонент, поскольку он обычно просто зажимается на измеряемом валу, и его можно повторно использовать для нескольких настраиваемых датчиков. У него есть недостаток, заключающийся в необходимости источника питания на вращающемся датчике, обычно батареи 9 В, что делает его непрактичным для длительного тестирования.

Понимание природы измеряемого крутящего момента, а также того, какие факторы могут изменить этот крутящий момент при его измерении, окажет глубокое влияние на надежность собранных данных.В приложениях, требующих измерения динамического крутящего момента, следует проявлять особую осторожность, чтобы измерить крутящий момент в нужном месте, и не влиять на крутящий момент, демпфируя его с помощью измерительной системы.

Знание доступных вариантов подключения к вращающемуся датчику крутящего момента может сильно повлиять на цену комплекта датчика. Контактные кольца — экономичное решение, но имеют свои ограничения. Для более требовательных приложений доступны более технически совершенные решения, но, как правило, они будут дороже.Обдумывая требования и условия конкретного применения, можно с первого раза выбрать подходящую систему измерения крутящего момента.

Кен Винцнер, менеджер по продажам Sensor Developments Inc.

Какие есть решения для измерения крутящего момента?

В области проектирования и производства измерение крутящего момента является большой проблемой и становится важным измерением для определения / подтверждения:

• характеристики монтажа / зажим
• характеристики продукции, такие как двигатели, генераторы, ветряные турбины…
• точность таких инструментов, как гаечные ключи или отвертки

Таким образом, измерение крутящего момента позволяет количественно определить механическое вращающее действие по физическому свойству, выраженному в Нм, фунт-дюйм или даже г-см. Это измерение можно делать как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.
Вот несколько типичных приложений, требующих измерения крутящего момента, которые обычно выполняются с помощью датчика крутящего момента:

• Измерение крутящего момента винтового соединения (трение, обрыв…)
• измерение момента отвинчивания крышки флакона (вода, духи), стопорного кольца …
• измерить пусковой момент электродрели
• Измерение крутящего момента на валу двигателя
• измерение крутящего момента передачи на шкиве
• Измерение крутящего момента и угла поворота мешалки

Измерение крутящего момента можно выполнить двумя способами: с помощью датчика статического крутящего момента для измерений, требующих менее одного оборота, или датчика крутящего момента, если вы хотите измерить вращательные приводные системы.

Что такое датчик статического момента?
Датчик статического крутящего момента состоит из статических / неподвижных компонентов и сопрягается с вашей системой для измерения крутящего момента.
Датчики статического крутящего момента легко адаптируются к различным приложениям благодаря широкому выбору, который они предлагают с точки зрения размера, формы и емкости. Мы предлагаем широкий диапазон измерения крутящего момента от 0,12 Нм до 1000 Нм. Эти готовые приложения, такие как:

Соединения измерительного узла Измерение крутящего момента, необходимого для отвинчивания крышек бутылок

Что важно помнить перед использованием датчика статического момента?
Большинство статических датчиков не предназначены для поглощения осевых сил, поэтому настоятельно рекомендуется контролировать, как ваш датчик будет соответствовать, при проектировании настройки вашей системы измерения.Кроме того, чтобы гарантировать точные и воспроизводимые измерения крутящего момента, важно обеспечить перпендикулярное приложение силы вращения.

Что такое датчик крутящего момента?

В отличие от статического датчика, датчик крутящего момента состоит из ведомых вращающихся элементов (обычно вала) и поэтому идеально подходит для систем, предназначенных для непрерывного вращения. Настройка должна быть связана с тормозной системой.
Они идеально подходят для таких задач, как измерение пускового момента с помощью электрической отвертки или измерение крутящего момента на валах двигателя.Наш ассортимент поворотных датчиков крутящего момента подходит для всех этих областей применения. Их можно подключить к производственному оборудованию через выходы USB, RS232 или TTL.

Что важно помнить перед использованием датчика крутящего момента?
Убедитесь, что скорость вращения вашего вращающегося элемента (об / мин) в минуту соответствует техническим характеристикам датчика. Кроме того, выравнивание статического датчика всей вашей системы должно быть идеальным, чтобы обеспечить точную точность ваших измерений.Таким образом, настоятельно рекомендуется использовать муфты для компенсации любого потенциального осевого, радиального или углового смещения между осями вращения.

Пример установки датчика крутящего момента:

Муфты: : используются для соединения компонентов вместе, а также для уменьшения ошибок из-за несовпадения между двигателем и датчиком или датчиком и тормозом.
Силовой тормоз: позволяет изменять нагрузку, прилагаемую к двигателю, и, следовательно, результирующий крутящий момент.
Дисплей Centor Touch: показывает в реальном времени значение крутящего момента в зависимости от времени или угла, если это необходимо.

Если нам потребуется больше данных?

Датчик крутящего момента может быть связан с датчиком вращения и, таким образом, измерять крутящий момент и угол поворота. Затем данные о крутящем моменте и угле собираются и отображаются одновременно на двухканальном измерителе крутящего момента. Применения, в которых обычно требуется этот тип измерения крутящего момента, — это такие системы, как смесители или бесконечные поворотные ручки.Чтобы удовлетворить эти потребности одновременного сбора двух каналов данных, ANDILOG предлагает Centor Touch Dual

.

И, наконец, , , для некоторых приложений требуется определенная и постоянная скорость. Чтобы удовлетворить эту потребность, мы разработали моторизованный роторный измеритель крутящего момента под названием TorkHeadDriver, который измеряет крутящий момент и угол с контролируемой скоростью. Это обеспечивает воспроизводимые результаты, которые не зависят от изменений скорости в ваших измерениях

Примеры приложений:

• Отвинчивание / отвинчивание гаек и винтов
• Измерительные компоненты, такие как энкодеры, переключатели…etc
• на механических компонентах приборных панелей автомобилей / самолетов

Как производители автомобилей используют динамометр для измерения мощности в лошадиных силах

• Крутящий момент и мощность — это оба способа понимания силы, где крутящий момент измеряет способность силы поворачивать объект, а мощность измеряет эту способность с течением времени.

• Динамометры — это инструменты для измерения крутящего момента. Как только крутящий момент получен, вам просто нужно применить его к формуле для получения лошадиных сил.
• Чтобы подробнее узнать о крутящем моменте и лошадиных силах, а также о том, как производители автомобилей измеряют их, посмотрите видео ниже.
• Посетите домашнюю страницу Business Insider, чтобы узнать больше.

Ниже приводится стенограмма видео.

Рассказчик: Этот автомобиль вращается со скоростью 8 200 оборотов в минуту. При 8200 об / мин кричит. Это Ford Mustang GT350, и хотя его колеса крутятся с такой скоростью, которая должна довести автомобиль до 140 миль в час, он, очевидно, никуда не движется.Но то, что вы видите, — это важный тест, который помогает нам понять, на что способен автомобиль, и, в этом случае, может даже помочь Ford решить, за какую цену они могут его продать.

Невозможно смотреть рекламу автомобиля, не увидев значений крутящего момента и мощности.

Коммерческий: Создан для обеспечения 412 лошадиных сил и 390 Нм крутящего момента.

Рассказчик: Производители автомобилей хотят, чтобы вы поверили, что более высокая мощность и крутящий момент переводятся как «быстрее» и «сильнее».«Это не совсем так. Точнее, эти два числа дают нам представление о том, на что способен автомобиль в различных дорожных ситуациях, без необходимости видеть его лично.

Проще говоря, крутящий момент — это способность силы поворачивать что-либо. Представьте себе динамометрический ключ, в котором наконечник гаечного ключа вставляется в болт и нажимается на ручку. способность гаечного ключа повернуть болт — крутящий момент.То же самое скручивающее действие происходит внутри двигателя автомобиля, за исключением того, что на этот раз вместо того, чтобы ваша рука давила на ручку, внутри каждого цилиндра двигателя происходят крошечные взрывы, толкая поршень вниз, который заставляет коленчатый вал вращаться. Никаких рук не требуется! Крутящий момент!

Чем сильнее этот поршень давит на коленчатый вал, тем сильнее вращается коленчатый вал, тем больше энергии выдает двигатель автомобиля. Итак, в случае с нашим автомобилем, крутящий момент — это сила, которую производит двигатель.Как соотносятся лошадиные силы? Что ж, если крутящий момент — это то, сколько силы производит двигатель, то мощность в лошадиных силах — это то, как быстро он может создать эту силу.

Итак, у нас куча лошадиных сил. Что с этим делать? Если у нас есть, скажем, 5 лошадиных сил, у нас будет достаточно, чтобы переместить 2750-фунтовый автомобиль на один фут за одну секунду, учитывая, что вес и мощность являются единственными двумя факторами. Если бы у нас была более тяжелая машина, нам потребовалось бы больше лошадиных сил, чтобы сдвинуть ее на одну ногу. Итак, как именно измерить крутящий момент и мощность?

Ну, инженеры используют устройство, называемое динамометром, есть несколько типов.Этот динамометр, называемый динамометром шасси, представляет собой своего рода беговую дорожку для автомобилей. Здесь колеса автомобиля сидят на ролике, который позволяет колесам вращаться, не заставляя машину никуда ехать. С помощью ремней к автомобилю прилагается различный вес или нагрузка. Когда автомобиль прикован цепью, инженер нажимает на педаль газа, чтобы увидеть, как автомобиль взаимодействует с каждой нагрузкой на разных оборотах. Динамометр выводит диаграмму, которая выглядит следующим образом. На нем нанесены две линии: линия крутящего момента и линия мощности.Пик крутящего момента — это то место, где двигатель создает наибольшую силу. Пиковая мощность — это то место, где двигатель быстрее всего выдает наибольшую мощность. Цифры для крутящего момента и лошадиных сил, которые указываются в статистических таблицах дилерских центров и в рекламных роликах, как правило, являются числами на пике каждой из этих строк.

Хотя большие значения крутящего момента и мощности в таблице характеристик, несомненно, впечатляют, они лишь подсказывают покупателю нового автомобиля несколько аспектов личности автомобиля. Эти цифры, тем не менее, по-прежнему являются лучшими из имеющихся у нас, чтобы определить, насколько способна машина на самом деле.

ПРИМЕЧАНИЕ РЕДАКТОРА: это видео было первоначально опубликовано в ноябре 2019 года.

Измерение крутящего момента

Интерфейс предлагает датчики крутящего момента как реактивного, так и вращательного типа. Если вам нужны датчики крутящего момента для измерения крутящего момента, осевого кручения или реактивного крутящего момента, вам не обязательно быть экспертом в области измерения крутящего момента, потому что мы. Обсудите с нами, какой крутящий момент вам необходимо измерить, и при каких условиях и ограничениях.Мы быстро и эффективно проведем вас через процесс спецификации, и, если у нас нет того, что вам нужно на полке, мы будем рады настроить существующий продукт или создать новый с нуля, чтобы удовлетворить ваши строгие требования. . Интерфейс предлагает датчики крутящего момента как реактивного, так и вращательного типа. Датчики реактивного крутящего момента используются для измерения крутящих нагрузок, когда датчик не должен вращаться или вращается с ограниченным числом оборотов. Применения реактивного крутящего момента включают крутящий момент двигателя или насоса, клапаны, приводы, рулевые механизмы и редукторы.Датчики крутящего момента используются в приложениях, где датчик крутящего момента должен вращаться, например, когда они прикреплены к вращающемуся валу. Датчик вращающего момента обеспечивает способ получения сигнала от вращающегося элемента без подсоединенного кабеля. Момент реакции Датчики крутящего момента для межфазной реакции бывают самых разных форм-факторов, включая вал, сплошной фланец, полый фланец и плоские типы. Емкость варьируется от небольших единиц унций на дюйм до миллионов фунт-сила-дюймов.Большинство датчиков реактивного момента имеют выходы мВ / В, но опционально доступен сплошной фланец с выходом +5 В постоянного тока или 4-20 мА. Вращающий момент Доступные модели поворотных преобразователей крутящего момента включают валы и фланцы с 2-кратным или 4-кратным уровнем защиты от перегрузки. Все поворотные преобразователи крутящего момента Interface можно заказать со встроенным преобразователем сигнала, обеспечивающим выход +5 или +10 В постоянного тока. Опция мощности обеспечивает дополнительную возможность отдельных выходных напряжений, пропорциональных крутящему моменту, скорости и мощности.

• € 0.00

  Добавить в корзину

• € 0.00

  Добавить в корзину

• € 0.00

  Добавить в корзину

• € 0.00

  Добавить в корзину

• € 0.00

  Добавить в корзину

• € 0.00

  Добавить в корзину

• € 0.00

  Добавить в корзину

• € 0.00

  Добавить в корзину

• € 0.00

  Добавить в корзину

• € 0.00

  Добавить в корзину

• € 0.00

  Добавить в корзину

• € 0.00

  Добавить в корзину

Эволюция и будущее технологий измерения крутящего момента

Эволюция и будущее технологий измерения крутящего момента

, автор Dr.Вилфрид Криммель

1. Технология измерения тензодатчиков (SG)

Историческая эволюция технологии измерения крутящего момента началась в 1678 году. В этом году Роберт Гук описал пропорциональность между удлинением материала и соответствующим натяжением материала в хорошо известном законе Гука.

Мостовая схема Уитстона

Для дальнейшей эволюции снова актуален только 1833 год.
Затем Хантер-Кристи описал мостовую схему, с помощью которой можно измерить малейшие изменения напряжения. Тем не менее, переключение позже получило имя второго изобретателя Уитстона, настоящая слава принадлежит Хантеру Кристи.

В 1856 году Томсон, которого позже назвали лордом Кельвином (в его честь была названа шкала температур), обнаружил взаимосвязь между механической деформацией e провода сопротивления и изменением его сопротивления.

После этого постоянно проводились эксперименты с проводами сопротивления; е.грамм. в 1917 году Нернст экспериментировал с ними, чтобы измерить давление в двигателях внутреннего сгорания.

Однако первая модель простого в применении SG не была доступна до 1938 года. Затем первый SG был разработан профессором А.К. Руге. Уже через три года первая промышленно производимая проволока SG была доступна на рынке и очень быстро распространилась.

В 1952 году новый фольгированный SG гарантировал признание промышленных SG-датчиков. Он был протравлен фольгой, покрытой резистивным материалом.Сегодня SG производятся таким же образом. Первые фольгированные SG для измерения крутящего момента были предложены в том же году.

При этом были изготовлены стационарные датчики крутящего момента SG. Эти датчики помогли решить множество задач разработки и экспериментов с помощью измерения импульса реакции. Однако измерения в линии вращающегося вала являются наиболее важными и наиболее частыми приложениями для датчиков крутящего момента. Здесь эволюция продолжалась еще несколько лет, чтобы иметь возможность предлагать на рынке исправные датчики крутящего момента SG.

Принцип углового датчика крутящего момента

2. Первые вращающиеся датчики крутящего момента

Если вал нагружен ниже осевого крутящего момента, он поворачивается на угол, пропорциональный крутящему моменту. Этот угол можно измерить с помощью системы измерения углов. Согласно этому принципу, первые датчики крутящего момента с индуктивными измерительными системами были произведены и предложены на рынке в 1945 году. Для питания датчиков использовались несущие частоты в сотни кГц.При этом необходимые системы змеевиков были небольшими. Амплитуда сигнала измерения переменного напряжения была пропорциональна углу поворота измерительной системы и имела ту же частоту, что и напряжение питания.

Первая передача измерительных сигналов SG-моста, приложенного к вращающемуся валу, была осуществлена ​​с помощью контактных колец в 1952 году.

Принципиальная схема преобразователя поворота трансформатора

Передача напряжения питания и выходного напряжения через контактные кольца требует определенной осторожности.Контактные кольца должны быть изолированы от вала и друг от друга, даже малейшие дефекты изоляции могут вызвать значительные ошибки измерения. Поверхностное давление скользящих контактов должно быть выбрано таким образом, чтобы, с одной стороны, было доступно предпочтительно небольшое переходное сопротивление, достаточная защита от отрыва из-за вибрации и овальности контактных колец, но с другой стороны, не происходит слишком сильного нагрева и слишком сильного истирания. Наряду с выбором материала арбитражем является тщательная обработка поверхностей.

Сложности следует ожидать, особенно при высоких окружных скоростях. Некоторые датчики оснащены приспособлениями для снятия щеток, которые прикрепляются только для измерения. Недостаток этого метода: контактные кольца и угольные щетки изнашиваются и, следовательно, нуждаются в замене.

Чтобы сохранить датчик со стабильной и необслуживаемой передачей сигнала, был разработан датчик крутящего момента, который позволяет без контактных колец передавать измерительные сигналы SG-моста.Через питание моста переменным током на выходе моста получается амплитудно-модулированное переменное напряжение, пропорциональное крутящему моменту. Как напряжение переменного тока, необходимое для питания, мост SG, так и измерительный сигнал могут передаваться через вращающийся трансформатор.

Вид в разрезе датчика скольжения

Тем самым уже не могло быть остановлено триумфальное шествие датчиков крутящего момента на базе SG.

В 1971 году, когда электроника стала неизменно уменьшаться в размерах, стало возможным интегрировать усилитель на вращающийся вал, который использовался для питания SG-моста и для обработки измерительного сигнала.Для питания датчика использовался вращающийся трансформатор; второй — для частотно-модулированной передачи измерительного сигнала.

Между тем развивалась и SG-технология. Сегодня датчики производятся с температурной компенсацией и компенсацией ползучести. Большое преимущество SG-технологии состоит в том, что компенсация помеховых сигналов может выполняться непосредственно в точке измерения. Температурная зависимость модуля упругости используемых материалов e.грамм. сталь составляет ок. 3% при изменении температуры на 100К. Поскольку этот сигнал возмущения напрямую входит в характеристики датчика, он должен быть соответствующим образом скомпенсирован.

Чертеж блок-схемы вращающихся датчиков с питанием переменного тока

В датчиках измерения угла компенсация, если вообще существует, выполняется только в усилителе, поэтому всегда учитывается тепловое поведение характеристик. Кроме того, датчики для измерения угла должны бороться с проблемой, заключающейся в том, что для измерения крутящего момента им требуются относительно большие углы скручивания, что приводит к устройствам, податливым кручением, которые допускают только медленные процедуры измерения.

Благодаря постоянному уменьшению размеров электроники и, как следствие, улучшенным возможностям передачи измерительных сигналов, рынок изменился в том смысле, что сегодня многие датчики крутящего момента снабжены встроенными измерительными усилителями.

3. Современные вращающиеся датчики крутящего момента

Первые датчики крутящего момента обычно имели аналоговые сигнальные выходы. На этих интерфейсах возможны помехи от соседних силовых модулей и приводов, особенно в случае длинных линий питания и высокой динамики. По этой причине в прошлом уровень сигнала датчика был увеличен; уровни сигнала ± 5В и / или ± 10В являются обычными.Однако для многих приложений помехозащищенность недостаточна. Решение — цифровая сенсорная электроника. Принципиальная механическая сборка показана на следующем рисунке в разрезе.

Современный датчик крутящего момента со встроенной электроникой

На валу расположена уменьшенная по диаметру зона, на которую устанавливается SG-мост. Вращающаяся часть вращающегося трансформатора и вращающаяся электроника также прикреплены к валу.В корпусе расположена неподвижная часть вращающегося трансформатора и дополнительная электроника. Для подключения датчика в корпусе реализован штекер.

Встроенная электроника имеет микроконтроллер как в статоре, так и в роторе с соответствующей памятью. Потребление измеренной величины происходит на роторе посредством СГ, сигнал тут же усиливается и оцифровывается. Затем этот цифровой сигнал переходит в микроконтроллер, который подготавливает его к передаче на статор в виде последовательного слова с контрольной суммой.Сигнал данных преобразуется в статоре и затем преобразуется для последовательного интерфейса RS 485 в микроконтроллере.

С помощью микроконтроллеров такие данные, как серийный номер, значения калибровки, диапазон измерения, даты калибровки и т. Д., Могут быть сохранены и считаны по запросу как с вала, так и со статора.

Питание датчика осуществляется от блока питания, контролируемого микроконтроллером, который также может переключаться на контроль калибровки для проверки датчика. Очень высокая надежность измерительного устройства достигается за счет сохранения и считывания данных датчика и прямой оцифровки измерительного сигнала в точке его происхождения.

Блок-схема для передачи цифрового измерительного сигнала со встроенными процессорами:

4. Области применения датчиков крутящего момента

Сегодня мы не можем представить себе работу без датчиков крутящего момента во многих областях. Вот небольшая выдержка из областей применения.

Образование	Разработка, тестирование	Производство, обеспечение качества, мониторинг продукции	Другие приложения
Электродвигатели Характеристики Производительность Крутящий момент Двигатели внутреннего сгорания Характеристики Производительность Крутящий момент	Стенды испытательные Стенд для испытания катушек Электродвигатели Двигатели внутреннего сгорания Трансмиссии Генераторы Вентиляторы Насосы Единицы измерения Датчик крутящего момента в различных конфигурациях измерения Сдвижная крыша Стеклоподъемник Реология Датчики крутящего момента, встроенные в автомобили	Управление, положение Момент затяжки колпачков Центровка Предварительная нагрузка подшипника Предварительная нагрузка пружины Осевое смещение Винтовая техника Момент затяжки Момент ослабления Проверка работоспособности Кривошипный момент Генератор Насос Усилитель давления Вентилятор Конвейерная лента Электродвигатели Двигатели внутреннего сгорания Подшипник трения Термоусадочная посадка Уплотнения (фрикционные) Реология Стенды для ресурсных испытаний Ручной инструмент Бытовая техника Автомобиль Двигатели внутреннего сгорания	Ветроустановки Башня ствола Приводы позиционирования Запорные характеристики клапанов Сельское хозяйство Машины с регулируемым крутящим моментом Корабли

Как видите, датчики крутящего момента используются во всех областях, от обучения до проектирования продукции, от производства, обеспечения качества до мониторинга продукции.Даже в сельском хозяйстве датчики крутящего момента можно найти в технике. Для проверки прослеживаемости измерений все чаще используются эталонные датчики крутящего момента для непосредственной проверки производственного оборудования на месте.

Базовая установка для испытательного стенда двигателя

4.1 Пример применения Стенд для испытаний двигателя

Для двигателей и ручных инструментов с приводом требуется датчик крутящего момента и блок нагрузки. Здесь собираются средние данные о производительности при непрерывной работе.Эти данные предоставляют информацию о правильном функционировании компонентов, например однородность магнитных полей ротора в электродвигателе. Однако информация об управляющих характеристиках привода также может определяться динамической нагрузкой.

Шкаф управления

Стенд для испытаний электродвигателей

4.1.1 Пример применения Испытательный стенд для двигателя внутреннего сгорания

Датчик крутящего момента с соединенным валом

Здесь датчик напрямую связан с тормозом.Соединение двигателя внутреннего сгорания происходит через карданный вал. Это значительно упрощает юстировку образца. Кроме того, колебания двигателя не передаются на датчик так сильно. Как вы можете видеть, вокруг датчика и карданного вала имеется защита от разрыва и защита от прикосновения, обеспечивающая достаточную защиту от случайного отсоединения деталей.

Стенд для испытаний двигателя внутреннего сгорания

5.Будущее датчиков крутящего момента

Технология SG будет основным решением для датчиков крутящего момента в будущем. Поскольку электроника становится меньше и электрически более стабильной, датчики могут быть рассчитаны на более высокую жесткость пружины, что приводит к улучшенной динамике измерения. Непрерывный прогресс в технике усиления позволяет точно и почти без ошибок усиливать мельчайшие измерительные сигналы. Улучшенное согласование измерительного сигнала также может быть использовано для повышения точности компоновки испытательного оборудования.