ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ КЛЮЧ
TORQUE WRENCH

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 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. патент RU №2519363, кл. В25В 23/14 от 7 мая 2013 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, тензорезисторы второй пары имеют сопротивление в два раза меньше, чем тензорезисторы первой пары, вторая пара тензорезисторов установлена соосно первой паре тензорезисторов на расстоянии от оси головки ключа, в два раза большем, чем расстояния от оси головки ключа до первой 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, тензорезисторы 4 второй пары имеют сопротивление в два раза меньше, чем тензорезисторы 3 первой пары, вторая пара тензорезисторов 4 установлена соосно первой паре тензорезисторов 3 на расстоянии от оси головки 5 ключа, в два раза большем, чем расстояния от оси головки 5 ключа до первой пары тензорезисторов 3
b=2а,
где 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, а сопротивление тензорезисторов второй пары тензорезисторов 4 в два раза меньше, чем сопротивление тензорезисторов первой пары тензорезисторов 3. При этом крутящий момент на головке ключа и деформация, измеряемая тензорезисторами, определяется следующим образом:
кл
a
в
M=K(D-l/2D),
кл
где M - показания контрольно-измерительного устройства ключа;
a
D - деформация измеряемая первой парой тензорезисторов;
в
D - деформация измеряемая второй парой 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, поступается 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 ключевую головку, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятку с элементом питания, тензорезисторов 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, тензорезисторы второй пары имеют сопротивление в два раза меньше, чем тензорезисторы первой пары, вторая пара тензорезисторов установлена соосно первой паре тензорезисторов на расстоянии от оси головки ключа, в два раза большем, чем расстояния от оси головки ключа до первой пары тензорезисторов второй пары, позволило повысить точность контроля крутящего момента.