СПОСОБ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИМ КЛЮЧОМ С ГИРОСКОПИЧЕСКИМ ДАТЧИКОМ УГЛА ПОВОРОТА, УСТАНОВЛЕННЫМ В КОРПУСЕ КЛЮЧА И ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ КЛЮЧ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF TIGHTENING THREADED CONNECTIONS BY TORQUE WRENCH WITH RATE-OF-TURN SENSOR INSTALLED IN KEY HOUSING AND TORQUE WRENCH FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при затяжке резьбовых соединений в процессе сборки и эксплуатации машин и оборудования.
Известен способ затяжки резьбовых соединений динамометрическим ключом с гироскопическим датчиком угла поворота, установленным в корпусе ключа, заключающийся в затяжке гайки до достижения установленного значения крутящего момента, с которого начинается отсчет угла поворота, поворот на установленный угол и окончание затяжки после достижения углом поворота установленного значения (см. патент RU №2400718).
Однако использование этого способа не позволяет точно определить угол поворота гайки, так как вносится погрешность от упругой деформации элементов конструкции ключа.
Технический результат изобретения повышения точности контроля угла поворота гайки при затяжке резьбового соединения путем учета погрешности от упругой деформации элементов конструкции ключа.
Поставленный технический результат достигается тем, что согласно способу затяжки резьбовых соединений динамометрическим ключом с гироскопическим датчиком угла поворота, установленным в корпусе ключа, заключающемуся в затяжке гайки до достижения установленного значения крутящего момента, с которого начинается отсчет угла поворота, поворот на установленный угол и окончание затяжки после достижения углом поворота установленного значения, угол поворота гайки определяется как
Wп=Wг-к(M-Mу), где
Wп - угол поворота гайки,
Wг - угол, измеренный гироскопическим датчиком угла поворота,
М - крутящий момент затяжки,
Му - установленный крутящий момент,
к - коэффициент угловой упругости элементов конструкции ключа.
Известен цифровой динамометрический ключ, содержащий датчик момента, выходом подключенный к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, информационными выходами соединенного с информационными входами первого регистра памяти, выходами подключенного к входам блока индикации, датчик угла с цифровым выходом, триггер, выходом через элемент индикации подключенный к общей шине питания, R-вход триггера соединен с R-входом первого регистра памяти и через кнопку управления подключен к к шине "Напряжение логической единицы" (см. патент RU №2400718).
Недостатком указанного ключа является недостаточно высокая точность измерения угла поворота гайки при затяжке резьбового соединения, из-за упругой деформации элементов конструкции ключа.
Технический результат изобретения - повышение точности измерения угла поворота гайки, путем учета погрешности от упругой деформации элементов конструкции ключа.
Поставленный технический результат достигается тем, что цифровой динамометрический ключ, содержащий датчик момента, выходом подключенный к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, информационными выходами соединенного с информационными входами первого регистра памяти, выходами подключенного к входам блока индикации, датчик угла с цифровым выходом, триггер, выходом через элемент индикации подключенный к общей шине питания, R-вход триггера соединен с R-входом первого регистра памяти и через кнопку управления подключен к шине "Напряжение логической единицы", снабжен двумя устройствами вычитания, устройством умножения, двумя цифровыми компараторами и тремя регистрами памяти, информационные выходы датчика угла подключены к входам уменьшаемого первого устройства вычитания, входами вычитаемого соединенного с выходами устройства умножения, первые входы устройства умножения подключены к выходам второго вычитающего устройства, вторые входы к выходам второго регистра памяти, входы уменьшаемого второго устройства вычитания соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, а выходы вычитаемого с выходами третьего регистра памяти, вторые входы первого цифрового компаратора подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, первые входы к выходам третьего регистра памяти, а выход к R-входу гироскопического цифрового датчика угла, первые входы второго цифрового компаратора подключены к выходам первого вычитающего устройства, вторые входы к выходам четвертого регистра памяти, а выход к входу "Запись" первого регистра памяти и S-входу триггера
На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового динамометрического ключа.
Цифровой динамометрический ключ содержит датчик 1 момента, выходом подключенный к информационному входу аналого-цифрового преобразователя 2, информационными выходами соединенного с информационными входами первого регистра 3 памяти, выходами подключенного к входам блока 4 индикации, датчик 5 угла с цифровым выходом, триггер 6, выходом через элемент 7 индикации подключенный к общей шине 8 питания, R-вход триггера 6 соединен с R-входом первого регистра 3 памяти и через кнопку 9 управления подключен к шине 10 "Напряжение логической единицы", два устройства вычитания 11 и 12, устройство 13 умножения, два цифровых компаратора 14 и 15 и три регистра памяти 16, 17 и 18, информационные выходы датчика 5 угла подключены к входам уменьшаемого первого устройства 11 вычитания, входами вычитаемого соединенное с выходами устройства 13 умножения, первые входы устройства 13 умножения подключены к выходам второго устройства 12 вычитания, вторые входы к выходам второго регистра 16 памяти, входы уменьшаемого, второго устройства 12 вычитания соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя 2, а выходы вычитаемого с выходами третьего регистра 17 памяти, вторые входы первого цифрового компаратора 14 подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя 2, первые входы к выходам третьего регистра 17 памяти, а выход к R-входу гироскопического цифрового датчика 5 угла, первые входы второго цифрового компаратора 15 подключены к выходам первого устройства 11 вычитания, вторые входы к выходам четвертого регистра 18 памяти, а выход к входу "Запись" первого регистра 3 памяти и S-входу триггера 6.
Способ затяжки резьбового соединения осуществляется следующим образом.
На резьбовое соединение одевают ключевую головку динамометрического ключа (не указана) и начинают производить затяжку резьбового соединения. При достижении крутящим моментом величины, с которой начинают отсчет угла поворота, начинают контролировать угол поворота гайки. При этом угол поворота гайки определяется как
Wп=Wг-к(M-Mу), где
Wп - угол поворота гайки,
Wг - угол, измеренный гироскопическим датчиком угла поворота,
М - крутящий момент затяжки,
Му - установленный крутящий момент,
к - коэффициент угловой упругости элементов конструкции ключа.
При достижении углом поворота гайки установленной величины угла поворота гайки затяжку прекращают и измеряют крутящий момент. Цифровой динамометрический ключ работает следующим образом.
Предварительно в регистр 16 памяти заносят код величины коэффициента угловой упругости элементов конструкции ключа, в регистр 17 код величины крутящего момента при достижении которого при затяжке начинается отсчет угла поворота гайки, а в регистр 18 памяти записывают код величины угла поворота, при достижении которого необходимо измерять величину крутящего момента (не указано).
Затем ключевой головкой (не указана) ключ устанавливают на резьбовое соединение (не указано) и нажимают кнопку 9 управления. При этом осуществляется сброс содержимого регистра 3 памяти и установка триггера 6 в единичное состояние, на его выходе появляется напряжение логической единицы, элемент 7 индикации загорается, чем осуществляется индикация о том, что можно осуществлять затяжку резьбового соединения.
При затяжке резьбового соединения на выходе датчика 1 момента появляется напряжение, пропорциональное величине приложенного крутящего момента. Напряжение с выхода датчика 1 момента поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2. При этом на выходах аналого-цифрового преобразователя 2 формируется цифровой код, соответствующий величине приложенного крутящего момента. Цифровой код с выходов аналого-цифрового преобразователя 2 поступает на вторые входы цифрового компаратора 14, на первые входы которого поступает код с выходов регистра 17 памяти, соответствующий величине крутящего момента, при достижении которой начинается отсчет угла поворота. При достижении крутящим моментом этой величины на выходе цифрового компаратора 14 напряжение логической единицы пропадает, а появляется напряжение логического нуля. Напряжение логической единицы пропадает с R-входа гироскопического цифрового датчика 5 угла и на его выходах начинает формироваться цифровой код, соответствующий углу поворота гайки. С выходов аналого-цифрового преобразователя 2 поступает на входы уменьшаемого устройства 12 вычитания, на входы вычитаемого которого поступает цифровой код с выходов регистра 17 памяти. При этом на выходах устройства 12 вычитания формируется цифровой код, соответствующий разности величин текущего момента и момента при достижении которого начинается отсчет угла поворота гайки, который поступает на первые входы устройства 13 умножения, на вторые входы которого поступает цифровой код с выходов регистра 16 памяти, соответствующий коэффициенту угловой упругости элементов конструкции ключа. На выходах устройства 13 умножения формируется цифровой код, соответствующий произведению разности текущего значения крутящего момента и крутящего момента начала отсчета угла поворота на коэффициент угловой упругости элементов конструкции ключа, соответствующий погрешности, вносимой упругими деформациями элементами конструкции ключа при данной величине крутящего момента, приложенного к ключу. С выходов устройства 13 умножения цифровой код поступает на входы вычитаемого устройства 11 вычитания, на входы уменьшаемого которого поступает цифровой код с выходов датчика 5 угла. На выходе устройства 11 формируется код величины угла поворота гайки с учетом погрешности, вносимой величиной упругих деформаций элементов конструкции ключа. Этот код поступает на первые входы цифрового компаратора 15, на вторые входы которого поступает цифровой код с выходов регистра 18 памяти, соответствующий величине угла поворота гайки, при достижении которого необходимо произвести измерение крутящего момента. При достижении углом этого значения на выходе компаратора 15 появляется импульс, которым осуществляется запись цифрового кода с выходов аналого-цифрового преобразователя 2 в регистр 3 памяти.
Импульсом с выхода компаратора 15 триггер 6 устанавливается в нулевое состояние, напряжение логической единицы на его выходе пропадает, элемент 7 индикации гаснет, чем осуществляется индикация, что затяжку необходимо прекратить.
Таким образом в регистре 3 памяти записывается цифровой код величины приложенного крутящего момента при достижении углом поворота гайки заданного значения. Этот код поступает в блок 4 индикации, которым осуществляется индикация величины крутящего момента.
Состояние индикаторов блока 4 не будет изменяться до тех пор, пока не будет нажата кнопка 9 управления. После ее нажатия триггер 6 и регистр 3 памяти возвращаются в исходное состояние, индикатор 7 загорается и можно осуществлять затяжку следующего соединения.
Введение в цифровой динамометрический ключ, содержащий датчик момента, выходом подключенный к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, информационными выходами соединенного с информационными входами первого регистра памяти, выходами подключенного к входам блока индикации, датчик угла с цифровым выходом, триггер, выходом через элемент индикации подключенный к общей шине питания, R-вход триггера соединен с R-входом первого регистра памяти и через кнопку управления подключен к шине "Напряжение логической единицы" двух устройств вычитания, устройства умножения, двух цифровых компараторов и трех регистров памяти, информационные выходы датчика угла подключены к входам уменьшаемого первого устройства вычитания, входами вычитаемого соединенного с выходами устройства умножения, первые входы устройства умножения подключены к выходам второго устройства вычитания, вторые входы к выходам второго регистра памяти, входы уменьшаемого второго устройства вычитания соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, а выходы вычитаемого с выходами третьего регистра памяти, вторые входы первого цифрового компаратора подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, первые входы к выходам третьего регистра памяти, а выход к R-входу гироскопического цифрового датчика угла, первые входы второго цифрового компаратора подключены к выходам первого устройства вычитания, вторые входы к выходам четвертого регистра памяти, а выход к входу "Запись" первого регистра памяти и S-входу триггера, позволило повысить точность измерения угла поворота гайки, путем учета погрешности от упругой деформации элементов конструкции ключа.