インラインベアリングレストルクセンサでターボ機械の効率を上げる

機械装置の効率を高めて、運転コストと消費電力を削減しようと考えたときに、最初に着手すべきことは、装置性能、特にトルクに関する正確なデータを集めることです。それには、自動車の窓ガラスを下げるのに必要な力の決定から、タグボートの高馬力エンジンの試験まで、さまざまな場面でトルクを確実に計測できなければなりません。

ターボ機械はその性質上、トルクを正確に計測することが特に困難です。電動機、ポンプ、コンプレッサ、タービンエンジンはいずれも、高回転数で高トルクが発生します。加えて、ねじり振動で駆動系に早期破損が発生することもあります。これまで、このことが、トルクを正確かつ安全に計測する上での障害になっていました。ここでは、トルク計測の不確かさを極力小さくし、ひいては正確な情報に基づいて設計変更や運転パラメータの修正ができるようにするための基本事項について考察します。

エンジニアリングを学び始めて1年目の頃に習ったように、「トルク」とは、物体を軸（支点、あるいはピボット）の回りに回転させるのに必要な力の量と定義されます。トルクと数学的に等価な量は、「力と距離の積」です。分かりやすいように、長さ1フィートの棒が車輪の中心に取り付けられている様子をイメージしてください。この棒の先端に重さ1ポンドの重りを吊すと、車輪は回転します。このとき、車輪を回転させるのに使われた力は、トルク1ポンドフィート（lb-ft）と表現できます。