如何选择联轴器进行扭矩测量

用于扭矩测量的扭矩传感器是一种高精度测量装置，在安装时应尽量仅承受扭矩，而避免承受其它方向的力和力矩。否则，轻则导致扭矩测量信号受到串扰，重则可能造成扭矩传感器损坏。因此，扭矩传感器不能作为简单的机械传动部件进行安装使用。

越是高转速的应用，对中误差的要求越高。理论上能保证完美对中的场合，扭矩传感器可以纯刚性连接。但是任何不对中都会产生巨大的附加载荷，导致支撑轴承早期损坏。

使用联轴器的核心目的是补偿安装对中误差，这是确保传感器寿命和测量准确性的基石。

如何选择挠性联轴器？

挠性联轴器（有弹性元件）通过非金属或金属弹性元件的变形来补偿偏差并吸收振动，将这些应力“消化”在联轴器内部，而不是传递给传感器。

常用的挠性联轴器有以下几种

膜片联轴器

补偿能力：通过多层金属膜片组的弯曲，综合补偿角向、横向和轴向偏差。补偿能力中等。

刚度：扭转刚度高、零背隙、高动态响应。金属元件疲劳强度高，寿命可预测。是伺服和高速应用的首选。

波纹管联轴器

补偿能力：通过薄壁金属波纹管的变形，主要补偿角向和横向偏差，补偿能力优于膜片联轴器。但需要注意轴向补偿。

刚度：扭转刚度高、零背隙。角向刚度较低，能更好地吸收角向冲击，但对系统固有频率影响更大。

梅花形/星形弹性联轴器

补偿能力：通过聚氨酯、橡胶等弹性体的压缩变形，补偿角向、横向和轴向偏差。补偿能力好。

刚度：扭转刚度低、有弹性滞后。能阻尼振动、吸收冲击，但会造成运动传递的非线性和相位滞后。

万向节这种无弹性元件机构也可以作为双自由度的联轴器。

对于高动态测量，需要具备足够的刚度以防止测量过程中的高频扭矩信号被联轴器阻尼现象。比如在测量涉及扭振的应用时这一点尤为重要。

什么时候选择双挠性联轴器？

原则上在传动轴的两个刚性支撑点之间需要使用双挠性联轴器。绝大部分的轴式扭矩传感器均会使用底座固定安装。在这种安装方式下，扭矩传感器的外壳（定子部分）通过一个坚固的底座刚性安装在基础或基板上。通常整个传感器壳体是固定的，传感器两端均通过联轴器连接。

在转速不高的一些应用场景，也有客户会采用传感器本体浮动安装方式。这时如果还采用双挠性联轴器，会造成传感器的自由度过大，需要在传感器两侧轴采用单挠性联轴器，抑制轴系转动过程中出现的晃动。同时需要评估传感器自重带来的径向力。

如果使用法兰式扭矩传感器，其转子部分串接到传动轴中，而定子部分和转子没有轴承接触。所以传感器一侧会使用刚性法兰连接到传动轴机构，另一侧使用双挠性联轴器。

▲法兰式联轴器

▲法兰式扭矩传感器安装示例