Nauwkeurige koppelmeting op assen is essentieel voor de ontwikkeling, het testen en de optimalisatie van moderne aandrijf- en machinesystemen. Bij roterende toepassingen stelt het betrouwbaar vastleggen van mechanische belastingen echter specifieke eisen aan sensoren, signaaloverdracht en installatie. In dit artikel laten we zien hoe rekstrookjes (SG) worden gebruikt voor torsiemetingen, waar u bij roterende systemen rekening mee moet houden en welke alternatieven beschikbaar zijn.
Waarom koppel meten?
Koppel is een van de belangrijkste mechanische grootheden voor het begrijpen van krachten en vermogensoverdracht in roterende systemen. Het levert niet alleen ruwe data op, maar stelt engineers ook in staat waardevolle conclusies te trekken over de conditie, efficiëntie en belasting van een systeem.
Koppelmeting speelt een sleutelrol in veel toepassingen, zoals:
- Koppelmeting speelt een sleutelrol in veel toepassingen, zoals:
- Testbanken voor motoren en transmissies
- Ontwikkeling van automotive- en e-mobilitycomponenten
- Monitoring van turbines of assen in industriële installaties
- Efficiëntieverbetering en conditiebewaking tijdens bedrijf
- Optimalisatie en monitoring in energieopwekking, zoals turbines en generatoren
Nauwkeurige koppelmeting is daarom veel meer dan een technische vereiste: het is een belangrijke basis voor het verbeteren van efficiëntie, het voorkomen van storingen en het optimaliseren van systemen in roterende toepassingen.
Signaaloverdracht van roterende componenten
Bij het meten van koppel op roterende assen wordt de vervorming meestal geregistreerd met behulp van rekstrookjes (SG). Een belangrijke uitdaging is het overbrengen van het meetsignaal van de roterende as naar de uitlees- of verwerkingsunit. Hiervoor zijn drie beproefde oplossingen beschikbaar:
Friction torque sensors
These complete systems consist of a pre-assembled sensor module that can be clamped directly onto the shaft without modification. The sensor already contains strain gauges, amplifier, telemetry, and battery. Particularly suitable for temporary applications, retrofit solutions, or when mechanical intervention is not possible.
Telemetry systems
With this solution, the measurement signal is transmitted wirelessly—usually by radio or inductively. A miniature amplifier and a transmitter are connected directly to the strain gauge, and power is supplied by battery or inductively. Telemetry systems deliver high-precision data, require little maintenance, and are ideal for high speeds, but they do require a little more integration effort.
Slip ring systems
These systems transmit the DMS signal from the shaft to the stationary readout unit via rotating contacts (rings and brushes). They are inexpensive, mechanically simple, and well suited for low to medium speed applications. However, they are susceptible to wear and require regular maintenance.
Torsiemeting met rekstrookjes: zo werkt het
Torsiemeting met rekstrookjes: zo werkt het
Voor het meten van torsie worden speciale torsie-rekstrookjes (SG) gebruikt, zoals de FCT-serie (F-serie). Deze zijn onder een hoek van ±45° geplaatst om de torsievervorming van de as nauwkeurig te registreren.
Door gebruik te maken van een volledige brugschakeling (Wheatstone-brug) kan de gemeten rek nauwkeurig worden bepaald en direct worden omgerekend naar het uitgeoefende koppel.
Centrifugaalkrachten en veilige bekabeling
Bij roterende systemen werken aanzienlijke centrifugaalkrachten op alle meedraaiende componenten, waaronder rekstrookjes (SG), aansluitkabels, telemetrie-units en batterijen. Deze krachten nemen kwadratisch toe met het toerental en kunnen de mechanische belasting van de componenten aanzienlijk vergroten.
Om meetfouten, kabelbreuken of zelfs beschadiging van componenten te voorkomen, is een zorgvuldige keuze van de bekabeling en een doordachte kabelrouting essentieel:
- Gebruik bij voorkeur zo dun en licht mogelijke aansluitkabels om de centrifugaalkrachten op de bekabeling tot een minimum te beperken.
- De soldeerverbindingen en overgangen tussen de rekstrookjes (SG) en de aansluitkabels moeten mechanisch worden ontlast en stevig worden gefixeerd, bijvoorbeeld met tape, krimpkous of een geschikte lijm.
- Kabels mogen niet los of vrij hangend worden aangebracht. Door de rotatie kunnen ze gaan trillen, waardoor kabelbreuk of meetfouten kunnen ontstaan.
- Leid de kabels zo vlak mogelijk over het oppervlak van de as en laat ze in de draairichting verlopen om de vorming van lussen te voorkomen.
- Bij zeer hoge toerentallen is het raadzaam de bekabeling extra te beschermen met een mantel of kabelgeleiding. Dit voorkomt slijtage en beschermt de kabels tegen mechanische belasting.
- Ook de bevestiging van de telemetrie-unit of de sleepringhouder moet perfect gecentreerd en stevig zijn uitgevoerd. Zelfs een kleine onbalans kan ongewenste trillingen veroorzaken, wat de meetnauwkeurigheid en de levensduur van het systeem negatief beïnvloedt.
Een beproefde werkwijze is om de kabelrouting vóór de definitieve bevestiging eerst bij een laag toerental te testen. Controleer indien nodig met een camera of een laserlijn of de bekabeling correct is gepositioneerd en zich tijdens het roteren stabiel gedraagt.
Alternatief: koppelsensoren met wrijvingskoppeling
Voor bestaande assen of moeilijk bereikbare systemen vormen koppelsensoren met een wrijvingskoppeling (Friction-Type Torque Sensors) een praktisch alternatief. Deze systemen bestaan uit:
- Een mechanische klemconstructie, afgestemd op de diameter van de as.
- Sensoren die de torsie registreren via een wrijvingsverbinding met de as.
- Een geïntegreerde unit met meetversterker, zender en batterij.
Voordeel: er zijn geen boringen of andere aanpassingen aan de as nodig. De sensor is eenvoudig te installeren, ook op locatie of in bestaande installaties.
Voorbeeld: FGDH-4A koppelsensorsysteem met wrijvingskoppeling
Voorbeeld: FGDH-4A koppelsensorsysteem met wrijvingskoppeling
De FGDH-4A is een innovatief koppelsensorsysteem voor het contactloos meten van torsiekoppel op roterende assen, zonder dat de as mechanisch hoeft te worden aangepast.
- Meetprincipe: Wrijvingsgekoppelde koppeling gecombineerd met rekstrookjestechnologie (SG).
- Installatie: De sensor wordt met een nauwkeurig passende klemconstructie direct op de as bevestigd.
- Signaaloverdracht: Geïntegreerd telemetriesysteem voor draadloze overdracht van meetgegevens.
- Voeding: Geïntegreerde batterij met een gebruiksduur tot 10 uur, ideaal voor mobiele metingen en testcampagnes.
- Meetbereik: Van ±3200 µε tot ±16000 µε.
Dankzij de eenvoudige installatie en brede toepasbaarheid is het FGDH-4A-systeem bijzonder geschikt voor toepassingen waarbij een conventionele koppelsensor te complex, te kostbaar of mechanisch niet uitvoerbaar is.
Passende producten
FGDH-4A Wrijvingskoppelsensorsysteem
- Geen rekstrookjes op de as nodig
- Snelle, eenvoudige montage
- Draadloze digitale telemetrie (2,4 GHz)
FCAB Series Standaard Rekstrookjes
- Spanningslimiet: 5% (50000 × 10⁻⁶ rek)
- Dubbel element 0°/90° gestapeld type
- Voldoet aan de RoHS2-richtlijn
Conclusie: welke oplossing is de juiste?
Welke oplossing voor koppelmeting het meest geschikt is, hangt sterk af van de toepassing, de omgevingsomstandigheden en de eisen op het gebied van nauwkeurigheid, integratie en flexibiliteit.
Voor hoogdynamische testbanken of onderzoekslaboratoria is het gebruik van speciale torsie-rekstrookjes in een volledige brugschakeling, zoals de FCT-serie, in combinatie met een telemetriesysteem een geschikte keuze. Deze oplossing overtuigt door de hoge nauwkeurigheid en volledige dataregistratie tijdens roterend bedrijf.
Voor seriematige tests of tijdelijke toepassingen zijn wrijvingsgekoppelde koppelsensoren, zoals het FGDH-4A-systeem, bijzonder geschikt. Ze zijn snel te installeren, flexibel inzetbaar en vereisen geen mechanische aanpassing aan de as.
Bij stationaire of langzaam roterende systemen kan een sleepringsysteem voor een beperkte periode voldoende en kostenefficiënt zijn.
Voor OEM-toepassingen is het vooral belangrijk om te letten op compactheid, robuustheid en eenvoudige integratie in bestaande systemen.
Uiteindelijk geldt: de optimale oplossing is de oplossing die technisch én economisch naadloos aansluit op uw toepassing en tegelijkertijd betrouwbare, reproduceerbare meetresultaten levert.
Wat is uw project?
Wij helpen u graag bij het kiezen van de juiste oplossing voor uw koppelmeting!