Некоторые особенности конструкций динамометрических ключей

Некоторые особенности конструкций динамометрических ключей

Блюменталь Э.С., Боровец Г.В.

Белорусский Национальный технический университет

В настоящее время в Беларуси применятся большое количество динамометрических (моментных) ключей разнообразных конструкций. Это обусловлено, в первую очередь, расширением сертификации услуг автосервиса, а также ужесточением строительных норм, требующих обязательный контроль моментов резьбовых соединений при строительстве. 

В большинстве ключей в качестве чувствительных упругих элементов обычно используются балка-консоль, плоские пружины или торсион. С одной стороны эти  элементы скрепляются с присоединительным квадратом ключа. С другой стороны к ним прикладывается усилие. Во всех этих случаях совмещается усилие нагружения и измерительное усилие. Поэтому через прибор проходит весь силовой поток, что осложняет  технологию изготовления моментомера, а также часто влияет на возникновение дополнительных погрешностей и снижение надежности и долговечности механизма.

 Принципиально разделение силовой и измерительной частей может осуществляться за счет расположения чувствительного элемента рядом с местом приложения усилия или за счет «отделения» части усилия для создания автономного измерительного узла, что позволит сделать прибор весьма технологичным.

Разделение силовой и измерительной частей моментомера позволяет использовать жесткий элемент, передающий большую часть момента, и упругую измерительную часть, на которую поступает небольшая часть всего момента. Фактически это - измерительная насадка, превращающая обычный торцевой (или рожковый) ключ в моментный (динамометрический). При затяжке резьбового сопряжения небольшая часть усилия используется для нагружения упругого элемента, встроенного, например, между рукояткой и присоединительным квадратом ключа. Деформация упругого элемента (линейная или угловая) отсчитывается перемещением стрелки по шкале или любым другим способом, например, тензометрическим. Такая компоновка отлична от общепринятой, когда всё нагружающее ключ усилие воздействует на упругий элемент, который приходится делать мощным и крупногабаритным для обеспечения необходимой прочности. Из-за этого упругий элемент получается жестким, малочувствительным, что заставляет либо увеличивать габариты отсчётной части, либо усложнять её.

Увеличение использования средств измерений (СИ) крутящего момента  также связано с трудностями выбора конкретного СИ, при этом нужно учитывать также часто применяемые удлинители. Их использование связано с малым выбором приборов с верхним пределом измерений свыше 1000 Н*м, внесенных в Госреестр 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.

Удлинители вызывают 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. 

Дополнительные погрешности можно минимизировать правильной методикой выбора и применения СИ.

- 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.

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.