A torque transducer or a torque sensor is a device for measuring and recording the torque on a rotating system. Torque transducers usually employ strain gauges to measure the torsional moment applied to a rotating shaft.It is to be noted that for an ideal torque transducer, it should measure only the strain that is caused by a torque. Strain due to bending load should be compensated as per the Wheatstone bridge arrangement. However, because of geometrical tolerances and assembly errors, the compensation doesn’t occur and the measured strain is a resultant of bending loads and axial loads which are undesired to measure the torque associated with the system. An analytical formulation has been developed using Matlab and this thesis gives the generalized indication of the strain due to all the associated loads. The user shall also entire the region where the strain needs to be computed and this knowledge can be useful for placing the strain gauges in the shaft accordingly. Initially, the formulation is based on a standard Torque Transducer used at Atlas Copco and then, a generalized result has been developed. The theoretical formulation is verified using the ProEngineer Mechanica software. The end user shall enter the different loads (if any) along with the geometrical tolerance values and the output will be an indication of the strain at point, strain at a region and sensitivity. The main intention of the thesis is to create a better understanding of the strain associated with the twisting, bending and axial loads and also the geometrical imperfections. The user can also make a decision on the location of strain gauges on a shaft for maximum accuracy. Finally, the differences in error from different possible configurations are compared and a conclusion has been made based on factorial design pertaining to design of experiments. / Momentgivare är små sensorer som används för att mäta och registrera vridmomentet på en roterande axel. Momentgivare baseras vanligtvis på trådtöjningsmätare för att mäta vridmomentetet kring axeln de är fixerade på. Det skall noteras att en ideal momentgivare endast bör mäta den yttöjning som uppkommer på grund av ett vridmoment. Den belastning som uppkommer på grund av axelns böjning kompenseras bort med hjälp av en Wheatstonebrygga. Men på grund av geometriska toleranser och monteringsfel kan kompensationen bli felaktig och då påverkas det uppmätta momentet även av böj och axialbelastningar vilket är oönskat. En analytisk modell har utvecklats med hjälp av Matlab och denna rapport undersöker de olika lastfallens bidrag till momentfelet. Användaren kan ange området där yttöjningen skall beräknas och utifrån de beräkningarna bestämma var trådtöjningsgivarna bör placeras. Inledningsvis är beräkningarna baserade på en av Atlas Copcos momentgivare och sedan har generaliserade resultat utvecklats. De teoretiska beräkningarna verifieras med hjälp av programmet ProEngineer Mechanica. Användaren kan ange vilka belastningar som axeln känner samt de geometriska toleransvärdena och modellen beräknar då ytspänningen för den valda regionen. Det huvudsakliga syftet med denna avhandling är att skapa en bättre förståelse av ytspänningen som uppkommer på grund av vridning, böjning och axiella belastningar och även geometriska imperfektioner. Modellen kan också användas för att göra beräkningar som visar var töjningsgivare bör placeras på axeln för maximal precision. Slutligen har de introducerade felet från de olika möjliga konfigurationerna jämförts och en slutsats har dragits baserat på faktorförsök.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-183048 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Narayanan Soundararajan, Hari |
| Publisher | KTH, Maskinkonstruktion (Inst.) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | MMK 2014:01 MKN 099 |
Page generated in 0.003 seconds