Динамометрический ключ
Динамометрический ключ относится к ручным инструментам и содержит стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами. Расположенные на концах стержня ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка с элементом питания, тензорезисторы включены в мостовую схему. Тензорезисторы установлены парами и каждый из тензорезисторов в паре установлены на противоположных поверхностях упругого участка и воспринимают деформацию разного знака. Первые выводы первой пары тензорезисторов соединены между собой и являются первым выводом первой диагонали моста. Первые выводы второй пары тензорезисторов также соединены между собой и являются вторым выводом первой диагонали моста, вторые выводы тензорезисторов, расположенные на одной поверхности упругого участка соединены между собой и являются соответствующими выходами второй диагонали моста. Вторая пара тензорезисторов установлена под углом к оси упругого участка. Обеспечивается повышение точности контроля крутящего момента. 3 ил.
Изобретение относится к ручному инструменту, а именно к динамометрическим ключам для затяжки с тарированным крутящим моментом резьбовых соединений и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.
Известен динамометрический ключ, содержащий стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами, расположенные на концах стержня ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка с элементом питания, тензорезисторы включены в мостовую схему, первая диагональ тензометрического моста подключена к входу контрольно-измерительного устройства, а вторая диагональ - к источнику питания (см. А.с. №1458196, кл. В25В 23/14 от 02.07.87).
Наиболее близким техническим решением является динамометрический ключ, содержащий стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами, расположенные на концах стержня ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка с элементом питания, тензорезисторы включены в мостовую схему, первая диагональ тензометрического моста подключена ко входу контрольно-измерительного устройства, а вторая диагональ - к элементу питания, тензорезисторы установлены парами, и каждый из тензорезисторов в паре установлены на противоположных поверхностях упругого участка и воспринимают деформацию разного знака, первые выводы первой пары тензорезисторов соединены между собой и являются первым выводом первой диагонали моста, первые выводы второй пары тензорезисторов также соединены между собой и являются вторым выводом первой диагонали моста, вторые выводы тензорезисторов, расположенных на одной поверхности упругого участка, соединены между собой и являются соответствующими выводами второй диагонали моста (см. RU 2015868 C1, 15.07.1994).
Недостатком указанного динамометрического ключа является недостаточно высокая точность измерения крутящего момента.
Технический результат изобретения - повышение точности измерения динамометрического ключа.
Поставленный технический результат достигается тем, что в динамометрическом ключе, содержащем стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами, расположенные на концах стержня ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка с элементом питания, тензорезисторы включены в мостовую схему, первая диагональ тензометрического моста подключена ко входу контрольно-измерительного устройства, а вторая диагональ - к элементу питания, тензорезисторы установлены парами, и каждый из тензорезисторов в паре установлены на противоположных поверхностях упругого участка и воспринимают деформацию разного знака, первые выводы первой пары тензорезисторов соединены между собой и являются первым выводом первой диагонали моста, первые выводы второй пары тензорезисторов также соединены между собой и являются вторым выводом первой диагонали моста, вторые выводы тензорезисторов, расположенных на одной поверхности упругого участка, соединены между собой и являются соответствующими выводами второй диагонали моста, вторая пара тензорезисторов установлена под углом к оси упругого участка, а величина угла определяется arccos отношения расстояния от оси головки ключа до первой пары тензорезисторов к расстоянию от оси головки ключа до второй пары тензорезисторов.
Динамометрический ключ (фиг.1, 2, 3) содержит стержень 1 с упругим участком 2, на котором расположены две пары тензорезисторов 3 и 4, расположенная на конце стержня ключевая головка 5, корпус 6 с контрольно-измерительным устройством 7 и рукоятка 8 с элементом 9 питания, тензорезисторы 3 и 4 включены в мостовую схему, первая диагональ 10, 11 тензометрического моста подключена к входу контрольно-измерительного устройства 7, а вторая диагональ 12, 13 - к элементу 9 питания, первые выводы первой пары тензорезисторов 3 соединены между собой и являются первым выводом 10 первой диагонали моста, первые выводы второй пары тензорезисторов 4 также соединены между собой и являются вторым выводом 11 первой диагонали моста, вторые выводы тензорезисторов 3 и 4, расположенных на одной поверхности упругого участка 2, соединены между собой и являются соответствующими выходами 12, 13 второй диагонали моста, при этом тензорезисторы 4 второй пары размещены под углом α=arccos (a/b), где
α - угол между осью установки тензорезисторов и осью упругого участка;
а - расстояние от оси ключевой головки до первой пары тензорезисторов;
b - расстояние от оси ключевой головки до второй пары тензорезисторов.
При указанной схеме расположения тензорезисторов показания контрольно-измерительного устройства 7 не зависят от точки приложения силы к рукоятке ключа, так как деформация упругого участка 2 стержня 1 ключа измеряется в двух точках, при этом крутящий момент на головке ключа и деформация, измеряемая тензорезисторами, определяется следующим образом:
Mкл=K(Da-nDв),
где Мкл - показания контрольно-измерительного устройства ключа;
Da - деформация, измеряемая первой парой тензорезисторов;
Dв - деформация, измеряемая второй парой тензорезисторов;
- отношение расстояния от оси ключевой головки до первой пары тензорезисторов к расстоянию от оси ключевой головки до второй пары тензорезисторов;
K - коэффициент пропорциональности, который устанавливается при калибровке ключа.
Динамометрический ключ работает следующим образом.
Ключ устанавливается на завинчиваемое резьбовое соединение (не показано), к рукоятке 8 прикладывают усилие. Стержень 1 передает крутящий момент на резьбовое соединение, а на его упругом участке 2 возникает деформация изгиба, величина которой измеряется тензорезисторным мостом, с измерительной диагонали которого сигнал, пропорциональный величине деформации упругого участка, поступает на вход контрольно-измерительного устройства 7, которое осуществляет процесс измерения и выдает информацию о величине крутящего момента на цифровой индикатор. При достижении требуемого значения крутящего момента затяжку прекращают и снимают ключ с затянутого резьбового соединения.
Установка в динамометрическом ключе, содержащем стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами, расположенные на концах стержня ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка с элементом питания, тензорезисторы включены в мостовую схему, первая диагональ тензометрического моста подключена ко входу контрольно-измерительного устройства, а вторая диагональ - к элементу питания, тензорезисторы установлены парами, и каждый из тензорезисторов в паре установлены на противоположных поверхностях упругого участка и воспринимают деформацию разного знака, первые выводы первой пары тензорезисторов соединены между собой и являются первым выводом первой диагонали моста, первые выводы второй пары тензорезисторов также соединены между собой и являются вторым выводом первой диагонали моста, вторые выводы тензорезисторов, расположенных на одной поверхности упругого участка, соединены между собой и являются соответствующими выходами второй диагонали моста, второй пары тензорезисторов под углом к оси упругого участка, а величина угла определяется arccos отношения расстояния от оси головки ключа до первой пары тензорезисторов к расстоянию от оси головки ключа до второй пары тензорезисторов, позволила повысить точность контроля крутящего момента.
Динамометрический ключ, содержащий стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами, расположенные на концах стержня ключевую головку, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятку с элементом питания, при этом тензорезисторы включены в мостовую схему, первая диагональ тензометрического моста подключена ко входу контрольно-измерительного устройства, а вторая диагональ - к элементу питания, тензорезисторы установлены парами и каждый из тензорезисторов в паре установлен на противоположных поверхностях упругого участка и воспринимает деформацию разного знака, первые выводы первой пары тензорезисторов соединены между собой и являются первым выводом первой диагонали моста, первые выводы второй пары тензорезисторов также соединены между собой и являются вторым выводом первой диагонали моста, вторые выводы тензорезисторов, расположенных на одной поверхности упругого участка, соединены между собой и являются соответствующими выходами второй диагонали моста, вторая пара тензорезисторов установлена под углом α к оси упругого участка, при этом угол α=arccos(a/в), где a - расстояние от оси ключевой головки до первой пары тензорезисторов, в - расстояние от оси ключевой головки до второй пары тензорезисторов.
