Metodi di misurazione della coppia nella tecnologia della trasmissione

La coppia è un'importante grandezza meccanica per molteplici applicazioni. Misurare la coppia con alta precisione, specialmente su organi rotanti, richiede requisiti elevati ai costruttori ed agli utenti dei banchi prova.

Esistono due approcci diversi per determinare la coppia: il metodo diretto ed il metodo indiretto.

Metodo diretto

Il segnale della coppia viene rilevato misurando direttamente la coppia nel treno di trasmissione. Normalmente si usano torsiometri a flangia per la misurazione senza contatto, ad esempio i torsiometri digitali T12 o T40B della HBM.

La misurazione diretta della coppia offre numerosi vantaggi tecnologici. La tecnologia a flangia sviluppata dalla HBM è caratterizzata da una struttura estremamente corta che consente la facile integrazione dei torsiometri di alta qualità nei banchi prova. Ulteriori vantaggi comprendono la maggiore accuratezza di misura e la possibilità di misurare con velocità di rotazione più elevate.

Metodo indiretto

La coppia viene rilevata indirettamente misurano la potenza del motore elettrico connesso al convertitore della trasmissione.

La coppia può essere calcolata insieme alla misurazione della velocità di rotazione. Con le moderne apparecchiature di misura e prova è facile determinare la potenza elettrica e la velocità di rotazione delle macchine elettriche. Tuttavia, calcolando la coppia si possono commettere errori relativamente grandi e pertanto incertezze di misura, poiché per il calcolo vengono impiegate anche le perdite di potenza e gli stati operativi della macchina. Anche la taratura è molto difficile. Per la determinazione indiretta della coppia viene usato il metodo della misurazione della forza di reazione. La forza esercitata all'estremità di un braccio di leva viene misurata con un trasduttore di forza. La coppia viene rilevata indirettamente misurando certe grandezze ausiliarie nel treno di trasmissione. Ciò comprende tutti i metodi concernenti la misurazione sia della deformazione superficiale provocata dalla torsione dell'albero che dall'angolo di torsione dell'albero. In ambedue i casi, la coppia è poi calcolata utilizzando le grandezze ausiliarie rilevate.

Fig. 1: Misurazione della coppia di reazione usando un trasduttore di forza

Fig. 2: Misurazione della coppia di reazione / Dinamometro a pendolo

Svantaggi del metodo indiretto

Misurazione della coppia usando un trasduttore di forza

La determinazione della coppia misurando la coppia di reazione mediante un trasduttore di forza - p.es. un freno a pendolo autoallineante (vedere Fig. 1) - richiede meccanismi coplicati. Si deve tener conto dell'interferenza provocata dalla variazione nel tempo del freno autoallineante o della dilatazione termica del braccio di leva risultante dalla variazione della temperatura; altrimenti esse possono causare forti errori di misura.

Inoltre questo metodo non è adatto per prove dinamiche poiché le grandi masse coinvolte agiscono come una "filtro passa-basso meccanico" (vedere Fig. 2).

Determinazione mediante le grandezze ausiliarie

Per determinare la coppia misuranda usando le grandezze ausiliarie, ad esempio la deformazione e l'angolo di torsione, è essenziale tener conto dei singoli errori dovuti alle tolleranze del diametro e della lunghezza dell'albero d'ingresso, oppure dell'errore di misura dell'angolo di torsione. Inoltre, utilizzando questi metodi di misura, si deve considerare la mancanza o la limitazione della compensazione di temperatura.