DESIGN, ANALYSIS AND TESTING OF THE TORQUE METER DEVICE

Yıl 2021, Cilt: 4 Sayı: 1, 24 - 31, 01.07.2021

İsmail Böğrekci Pınar Demircioğlu Göktuğ Özer

Öz

The importance of force measurement systems for industry and agriculture continues to increase gradually and progressively. Load cells measure forces and weights and increase efficiency and effectiveness in many applications. With the help of advanced technology, more user-friendly and highly-accurate force measurement systems need to increase rapidly to meet production requirements. Although there are different test setups for the torque and force measurements of the systems used in our country, there is a need for torque and draught force measuring devices for tractors. In today's technology, the torque meter has become very important in industry and other fields. Torque meter is a device that measures and records the torque in a rotating system such as engine, crankshaft, gearbox, rotor.
In this study, solid state modelling, analysis and production for the torque meter were carried out in order to develop the most suitable torque measuring device. The selection of the appropriate design minimizes the errors of the production. Therefore, Finite Element Analysis (FEA) was conducted in order to produce the most appropriate torque measuring device for a given range. According to the results of the analyses, it was decided to choose the most suitable material due to the elongation value of the material and dimensions & shape of the torque meter.

Anahtar Kelimeler

Elongation, Force, Load Cell, Strain Gauge, Torque Meter, Wheatstone Bridge

TORKMETRE CİHAZININ TASARIMI, ANALİZİ VE TEST EDİLMESİ

Öz

Sanayi ve tarım için kuvvet ölçüm sistemlerinin önemi her geçen gün önemi artmaya devam etmektedir. Yük hücreleri, kuvvetleri ölçmek ve birçok uygulamada verimliliği ve etkinliği artırmak için tartım ve kuvvet ölçümü yaparlar. İleri teknolojinin yardımıyla, daha kullanıcı dostu ve doğruluğu yüksek kuvvet ölçüm sistemleri, üretim gereksinimlerini karşılamak için hızla artmaya ihtiyaç duyarlar. Ülkemizde kullanılan traktörlerin tork ve kuvvet ölçümleri için farklı test kurulumları olmakla birlikte sistemler için tork ve kuvvet ölçüm cihazı ihtiyacı bulunmaktadır. Günümüz teknolojisinde torkmetre, endüstri ve diğer alanlarda çok önemli hale gelmiştir. Torkmetre, motor, krank mili, şanzıman, rotor gibi dönen bir sistemdeki torku ölçen ve kaydeden bir cihazdır.

Bu çalışmada, katı modelleme ile tasarım, analiz ve üretim en uygun tork ölçüm cihazı hedeflenerek gerçekleştirilmiştir. Uygun tasarım seçimi üretim hata oranını en aza indirmektedir. Bu yüzden belirlenen aralıklar için en uygun tork ölçüm cihazını imal etmek için sonlu elemanlar analizi kullanılmıştır. Malzeme uzama değeri, torkmetre boyut ve formuna bakılarak analiz sonuçlarına göre en uygun malzeme seçimine karar verilir.

Anahtar Kelimeler

Gerinim Ölçer, Kuvvet, Tork Ölçer, Uzama, Yük Hücresi, Wheatstone Köprüsü

Kaynakça

• [1] Bogrekci I., Demircioglu P., Akkoyun F., Kösem M.A. (2017). Development of Load Cell and Real Time Force Measurement System. IEEE World Electro Mobility Conference 2017, Izmir, 13-18.
• [2] Richiedei, D., Trevisani, A. (2018). Shaper-Based Filters for the compensation of the load cell response in dynamic mass measurements. Mechanical Systems and Signal Processing 98, 281–291.
• [3] Templeman, J.O., Sheil, B.B., Sun, T. (2020). Multi-axis force sensors: A state-of-the-art review. Sensors and Actuators A: Physical, 304, 1-17.
• [4] Kim, J.H., Kang, D.I., Shin, H.H., Park, Y.K. (2003). Design and analysis of a column type multi-component force/moment sensor. Measurement, 33(3), 213-219.
• [5] Manne,V.H.B., Vacca, A., Merrill, K. (2021). A Numerical Method for Evaluating the Torque Efficiency of Hydraulic Orbit Motors Considering Deformation Effects and Frictional Losses. Mechanical Systems and Signal Processing, 146, 1-22.
• [6] Kim,W., Kim, Y., Park, S., Kim, Y. (2021). Influence of Soil Moisture Content on the Traction Performance of a 78-kW Agricultural Tractor During Plow Tillage. Soil and Tillage Research, 207, 1-12.
• [7] Abdulhakim, M., Hegazy, R., Abuelezz, A.E., Abdelhakeem, H.M., Gaffer, A.M., Zakaria, H.M. (2021). Novel design of a multi-capacity force measurement instrument. Measurement, 173, 1-9.
• [8] Torque sensors and Torque transducers, (2021). Access Date: 21.01.2021. Link: https://www.datum-electronics.ru/torque-sensors-and-torque-transducers.aspx.htm.