Патент на изобретение №2284260

(54) ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ КЛЮЧ

(57) Реферат:

Изобретение относится к ручным инструментам. Динамометрический ключ содержит стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами, расположенные на концах стержня ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка с элементом питания, тензорезисторы включены в мостовую схему. Ключ снабжен двумя дополнительными резисторами, тензорезисторы установлены парами, и каждый из тензорезисторов в паре установлен на противоположных поверхностях упругого участка и воспринимает деформацию разного знака. Соединенные через дополнительные резисторы тензорезисторы расположены на одной поверхности упругого участка динамометрического ключа и воспринимают деформацию одного знака. При использовании изобретения повышается точность контроля крутящегося момента. 2 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 ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка 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. А.С. №1458196, кл. В 25 в 23/14 от 02.07.87).

Недостатком указанного динамометрического ключа является недостаточно высокая точность измерения крутящего момента.

Поставленная цель достигается тем, что динамометрический ключ снабжен двумя дополнительными резисторами, 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, вторые их выводы являются выходами второй диагонали моста и соответственно через дополнительные резисторы соединены с первыми выводами второй пары тензорезисторов, при этом соединенные через дополнительные резисторы тензорезисторы расположены на одной поверхности упругого участка динамометрического ключа и воспринимают деформацию одного знака, вторые выводы второй пары тензорезисторов соединены между собой и являются вторым выводом первой диагонали моста, а величина дополнительных резисторов определяется произведением разности отношения расстояния от оси головки ключа до второй пары тензорезисторов к расстоянию от оси головки ключа до первой пары тензорезисторов минус единица на номинальное значение величины резистивности тензорезисторов.

На фиг.1 изображен динамометрический ключ, общий вид; на фиг.2 – то же, вид сверху; на фиг.3 – блок-схема динамометрического ключа.

Динамометрический ключ содержит стержень 1 с упругим участком 2, на котором расположены две пары тензорезисторов 3 и 4, расположенная на конце стержня ключевая головка 5, корпус 6 с контрольно-измерительным устройством 7 и рукоятка 8 с элементом питания 9, 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, дополнительные резисторы 14, 15, первые выводы первой пары 3 тензорезисторов соединены между собой и являются первым выводом 11 первой диагонали моста, вторые их выводы являются выходами 12, 13 второй диагонали моста и соответственно через дополнительные резисторы 14, 15 соединены с первыми выводами второй пары 4 тензорезисторов, при этом соединенные через дополнительные резисторы 14, 15 тензорезисторы 3 и 4 расположены на одной поверхности упругого участка 2 и воспринимают деформацию одного знака, вторые выводы второй пары 4 тензорезисторов соединены между собой и являются вторым выводом 10 первой диагонали моста, а величина дополнительных резисторов определяется по формуле

где R_д – величина дополнительного резистора;

R_т – величина резистивности тензорезистора;

в – расстояние от оси ключевой головки 5 до второй пары 4 тензорезисторов;

а – расстояние от оси ключевой головки 5 до первой пары 3 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, определяются следующим образом:

М_кл=K(D_a-nD_в),

где М_кл – показания контрольно-измерительного устройства ключа;

D_a – деформация, измеряемая первой парой тензорезисторов;

D_в – деформация, измеряемая второй парой тензорезисторов;

– 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.

Использование двух дополнительных резисторов и установка тензорезисторов парами, причем каждый из тензорезисторов в паре установлен на противоположных поверхностях упругого элемента и воспринимает деформацию разного знака, первые выводы первой пары тензорезисторов соединены между собой и являются первым выводом первой диагонали моста, вторые их выводы являются выходами второй диагонали моста и соответственно через дополнительные резисторы соединены с первыми выводами второй пары тензорезисторов, при этом соединенные через дополнительные резисторы тензорезисторы расположены на одной поверхности упругого участка и воспринимают деформацию одного знака, вторые выводы второй пары тензорезисторов соединены между собой и являются вторым выводом первой диагонали моста, а величина дополнительных резисторов определяется произведением разности отношения расстояния от оси головки ключа до второй пары тензорезисторов к расстоянию от оси головки ключа до первой пары тензорезисторов минус единица на номинальное значение резистивности тензорезистора позволило повысить точность контроля крутящего момента за счет исключения влияния на показания контрольно-измерительного устройства точки приложения силы к рукоятке ключа.

Формула изобретения

Динамометрический ключ, содержащий стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами, расположенные на концах стержня ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка с элементом питания, тензорезисторы включены в мостовую схему, первая диагональ тензометрического моста подключена ко входу контрольно-измерительного устройства, а вторая диагональ – к элементу питания, отличающийся тем, что для повышения точности контроля крутящего момента ключ снабжен двумя дополнительными резисторами, тензорезисторы установлены парами и каждый из тензорезисторов в паре установлены на противоположных поверхностях упругого участка и воспринимают деформацию разного знака, первые выводы первой пары тензорезисторов соединены между собой и являются первым выводом первой диагонали моста, вторые их выводы являются выходами второй диагонали моста и соответственно через дополнительные резисторы соединены с первыми выводами второй пары тензорезисторов, при этом соединенные через дополнительные резисторы тензорезисторы расположены на одной поверхности упругого участка динамометрического ключа и воспринимают деформацию одного знака, вторые выводы второй пары тензорезисторов соединены между собой и являются вторым выводом первой диагонали моста, а величина дополнительных резисторов определяется произведением разности отношения расстояния от оси головки ключа до второй пары тензорезисторов к расстоянию от оси головки ключа до первой пары тензорезисторов минус единица на номинальное значение величины резистивности тензорезисторов.

РИСУНКИ