Динамометрический ключ

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. Динамометрический ключ содержит 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, 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 плоскостях 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 выводами второй диагонали моста. Упругий участок выполнен цилиндрическим, первая пара тензорезисторов наклеена в плоскости изгиба упругого участка, вторая пара тензорезисторв наклеена в плоскости, развернутой относительно плоскости изгиба на угол, величина которого определяется arccos отношения расстояния от оси головки ключа до первой пары тензорезисторов к расстоянию от оси головки ключа до второй пары тензорезисторов. Технический результат заключается в повышении точности измерения крутящего момента. 4 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 ключевую головку, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятку 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. АС №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 ключевую головку, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятку 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 установлен на противоположных поверхностях упругого участка и воспринимает деформацию разного знака, первые выводы первой пары тензорезисторов соединены между собой и является 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. патент RU №2323079 от 27/11/2007 г.).

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 ключевую головку, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятку 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 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 выводами второй диагонали моста, упругий участок выполнен цилиндрическим, первая пара тензорезисторов наклеена в плоскости изгиба, вторая пара тензорезисторв наклеена в плоскости, развернутой относительно плоскости изгиба на угол α, 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, 4) содержит стержень 1 с упругим участком 2, на котором расположены две пары тензорезисторов 3 и 4, расположенные на конце стержня ключевую головку 5, корпус 6 с контрольно-измерительным устройством 7 и рукоятку 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 в плоскости, развернутой относительно плоскости изгиба на угол 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:

М_кл=K(D_a-nDв), где

М_кл - показания контрольно-измерительного устройства ключа,

D_a - деформация измеряемая первой парой тензорезисторов,

D_B - деформация измеряемая второй парой тензорезисторов,

$$n=\frac{a}{в}$$ - отношение расстояния от оси ключевой головки до первой пары тензорезисторов к расстоянию от оси ключевой головки до второй пары тензорезисторов,

К - 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.

Выполнение в динамометрическом ключе, содержащем 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, 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 упругого участка,выполненного цилиндрическим, первая пара тензорезисторов наклеена в плоскости изгиба, вторая пара тензорезисторв наклеена в плоскости, развернутой относительно плоскости изгиба на угол α, 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, 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, и установлены парами, при этом каждый из тензорезисторов в паре установлен на плоскостях упругого участка и выполнен с возможностью восприятия деформации разного знака, а 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, причём вторые выводы тензорезисторов, расположенных на одной поверхности упругого участка, соединены между собой и являются соответствующими выходами второй диагонали моста, отличающийся тем, что упругий участок стержня выполнен цилиндрическим, при этом первая пара тензорезисторов прикреплена в плоскости изгиба упругого участка, вторая пара тензорезисторов прикреплена в плоскости, развернутой относительно плоскости изгиба упругого участка на угол α =arcos(а/b), где a - расстояние от оси головки ключа до первой пары тензорезисторов, b - расстояние от оси головки ключа до второй пары тензорезисторов.