Особенности применения удлинителей при использовании динамометрических (моментных) ключей

Особенности применения удлинителей при использовании динамометрических (моментных) ключей

Блюменталь Э.С.¹, Боровец Г. В.¹

1)    Белорусский Национальный технический университет

В настоящее время в Беларуси все большее значение приобретает метрологическое обеспечение измерения моментов сил затяжки резьбовых соединений. Это обусловлено, в первую очередь, расширением сертификации услуг в строительстве, в автосервисе, в ремонте железнодорожного транспорта, что требует применения приборов для  измерения моментов сил (динамометрических ключей), внесенных в Государственный Реестр средств измерений РБ. 

Увеличение использования средств измерений (СИ) крутящего момента связано с трудностями выбора конкретного СИ. Часто  методика выполнения измерений (МВИ) отсутствует, либо учитывает только инструментальную погрешность измерений, которая нередко составляет 80…90 % от допуска на измеряемый момент, особенно с учетом использования удлинителей, которое постоянно расширяется. Их применение связано с малым выбором приборов с верхним пределом измерений свыше 1000 Н*м, внесенных в Государственный Реестр средств измерений РБ, а также с достаточно высокой стоимостью ключей, удовлетворяющих таким требованиям. Поэтому используются приборы с меньшим верхним пределом измерений и удлинителями, увеличивающими прилагаемый момент в нужной точке.

При использовании удлинителей почти всегда применяются механические приборы шкальные и щелчковые. Сами удлинители чаще изготовляются организацией применяющей динамометрические ключи, реже используются удлинители, изготовленные производителем совместно с ключами. При этом возникают следующие дополнительные погрешности:

- из-за относительных перекосов осей установочных элементов прибора,  удлинителя и установочной оси отверстия в детали измеряемой пары;

- из-за погрешностей в размерах плеч удлинителей, как вследствие неточностей изготовления, так и вследствие неправильной методики измерения и смещения места приложения силы. 

Методическая погрешность измерений за счет перекоса оси прибора относительно оси установочного отверстия составляет по расчетам 0.2…0.5% от измеряемой величины. При использовании насадок и удлинителей для динамометрических ключей, погрешность может достигать 1 %. Такая погрешность является систематической.

Методическая погрешность из-за погрешностей в размерах плеч удлинителей может колебаться от 0.1% до 1.5% в зависимости от конкретно использованной схемы измерений. Погрешности вследствие неточностей изготовления удлинителей, как правило, менее значительны. Погрешности вследствие неправильной методики измерения возникают из-за деформации плеч удлинителей и несовпадения их продольных осей, а также из-за смещения места приложения силы к последнему удлинителю (плечу).

Описанные выше факторы необходимо учитывать при выборе оптимальной схемы удлинения и самого  ключа. Кроме того, нужно учитывать условия применения прибора: для контроля или измерения момента сил; в серийном производстве или единичном и т.д.

Что касается применяемых приборов, то для контроля чаще применяют щелчковые, для измерений – шкальные. При использовании в серийном производстве следует выбирать по возможности ключи с совпадением значения измеряемой величины с отметкой шкалы или штрихом на рукоятке щелчкового ключа. Надо учитывать, что для щелчковых приборов значительно сложнее обеспечить точное место приложения силы.

Дополнительные погрешности можно минимизировать правильной методикой выбора и применения СИ.

- необходимо применять уплотнители для уменьшения зазоров между квадратом прибора (насадки) и отверстия в измеряемой детали;

- целесообразно практически измерять угол перекоса осей установочных элементов прибора,  удлинителя относительно оси установочного отверстия, для исключения этой систематической составляющей;

- целесообразно учитывать изменение соотношения плеч удлинителей из-за  прилагаемых моментов сил для исключения этой систематической составляющей погрешности измерений;

- целесообразно конструктивно обеспечить возможность регулировки места приложения силы для исключения описанной выше систематической составляющей погрешности измерений, а также возможности жесткой фиксации места приложения силы при измерении;

- целесообразно даже для применения в единичном производстве, если это не связано с дополнительными затратами, выбирать ключ с работой в середине диапазона.

При наличии методики выполнения измерений (МВИ), где учтены все доминирующие погрешности, инструментальная погрешность может составлять 25…30 % от допуска на измеряемый момент. В случае отсутствия в документах допуска на измеряемый момент, он не должен превышать 20% от значения этого момента. При отсутствии МВИ и малом опыте в разработке МВИ моментов сил следует выбирать ключи с инструментальной погрешностью не более 15…20% от допуска на измеряемый момент.

Литература

1.    Э.С. Блюменталь, Т.В. Сердюкова, Г.В.Боровец «Алгоритм оптимизации выбора динамометрических (моментных) ключей» Материалы  международной научно- технической конференции «Приборостроение-2010».-Минск, 2010.