Войти
Динамометрический ключ A Динамометрический ключ - это инструмент, используемый для применения определенного затяните на крепеж, например, гайку, болт или стопорный винт. Обычно это торцевой ключ со специальными внутренними механизмами.
Динамометрический ключ используется там, где важна затяжка винтов и болтов. Он позволяет оператору установить крутящий момент, прилагаемый к крепежу, чтобы его можно было согласовать со спецификациями для конкретного применения. Это обеспечивает правильное натяжение и загрузку всех деталей. Динамометрический ключ использует крутящий момент как показатель натяжения болта. Метод страдает неточностью из-за непостоянного или некалиброванного трения между застежкой и ее ответным отверстием. Фактически необходимо измерить натяжение болта (косвенно через растяжение болта), но часто единственное практическое измерение, которое может быть выполнено, - крутящий момент.
Динамометрические отвертки и динамометрические ключи имеют схожие цели и механизмы.
Концептуальная иллюстрация запатентованного гаечного ключа JH Sharp Первый патент на динамометрический ключ был подан Джоном Х. Шарпом из Чикаго в 1931 году. Этот гаечный ключ назывался гаечным ключом для измерения крутящего момента и сегодня будет классифицирован. как индикаторный динамометрический ключ.
В 1935 году Конрад Бар и Джордж Пфефферле запатентовали регулируемый динамометрический ключ с храповым механизмом. Инструмент имел звуковую обратную связь и ограничение обратного храповика при достижении желаемого крутящего момента. Бар, который работал в Департаменте водоснабжения города Нью-Йорка, был разочарован непоследовательной затяжкой фланцевых болтов, которые он обнаружил во время своей работы. Он утверждал, что в 1918 году изобрел первый инструмент для ограничения крутящего момента, чтобы решить эти проблемы. Партнер Бара, Пфефферле, был инженером в S.R. Dresser Manufacturing Co и имеет несколько патентов.
Динамометрический ключ балочного типа. Полоса индикатора остается прямой, в то время как главный вал изгибается пропорционально усилию, приложенному к рукоятке. 
Подробный вид шкалы отображения крутящего момента на динамометрическом ключе балочного типа. Это показывает крутящий момент около 160 дюйм-фунт-сила или 18 Н · м. Самая простая форма динамометрического ключа состоит из двух балок. Первый - это рычаг , используемый для приложения крутящего момента к затягиваемой крепежной детали, который также служит рукояткой инструмента. Когда к ручке прикладывается сила, она будет отклоняться предсказуемо и пропорционально указанной силе в соответствии с законом Гука. Вторая балка прикреплена только одним концом к головке ключа и свободна на другом, она служит индикаторной балкой. Оба эти луча проходят параллельно друг другу, когда инструмент находится в покое, а индикаторный луч обычно находится сверху. Свободный конец индикаторного луча может свободно перемещаться по калиброванной шкале, прикрепленной к рычагу или ручке, с указанием единиц крутящего момента. Когда используется гаечный ключ для приложения крутящего момента, рычаг изгибается, а индикаторный луч остается прямым. Таким образом, конец индикаторного луча указывает на величину крутящего момента, который прилагается в данный момент. Этот тип гаечного ключа прост, точен и недорог.
Динамометрический ключ балочного типа был разработан в период с конца 1920-х до начала 1930-х годов Уолтером Перси Крайслером для Chrysler Corporation и компании, известной как Micromatic Hone. Пол Аллен Стертевант - торговый представитель компании Cedar Rapids Engineering Company в то время - получил лицензию от Chrysler на производство своего изобретения. Стертевант запатентовал динамометрический ключ в 1938 году и стал первым, кто начал продавать динамометрические ключи.
Более сложная вариация динамометрического ключа балочного типа имеет индикатор часового типа на корпусе, который можно настроить для визуальной индикации, или электрическая индикация, или и то, и другое при достижении заданного крутящего момента.
Динамометрический ключ с двумя сигналами отклоняющей балки был запатентован австралийской компанией Уорреном и Брауном в 1948 году. В нем используется принцип приложения крутящего момента к отклоняющей балке, а не к винтовой пружине. Утверждается, что это помогает продлить точность гаечного ключа на протяжении всего срока его службы, с большим запасом прочности при максимальной нагрузке и обеспечивает более последовательные и точные показания во всем диапазоне действия каждого гаечного ключа. Оператор может слышать щелчок сигнала и видеть видимый индикатор, когда достигается желаемый крутящий момент.
Упрощенная схема динамометрического ключа с отклоняющей балкой Гаечный ключ работает так же, как и обычный динамометрический ключ с балкой. Обе балки соединены с головной частью, но только одна, через которую прилагается крутящий момент. Несущая балка прямая и проходит от головы к рукоятке, она отклоняется при приложении крутящего момента. Другой луч (индикаторный луч) проходит непосредственно над отклоняющим лучом примерно на половину длины, затем отклоняется в сторону под углом к отклоняющему лучу. Луч индикатора сохраняет свою ориентацию и форму во время работы. Из-за этого между двумя балками возникает относительное смещение. Динамометрический ключ для отклоняющей балки отличается от обычного динамометрического ключа для балки тем, как он использует это относительное смещение. К отклоняющей балке прикреплена шкала, на которой закреплен клин, который можно скользить по длине шкалы параллельно изгибающейся балке. Этот клин используется для установки желаемого крутящего момента. Прямо перед этим клином находится наклонный индикаторный луч. С этой стороны выступает штифт, который действует как спусковой крючок для другого штифта, последний подпружинен и выстреливает из конца индикаторного луча, как только спусковой штифт соприкасается с регулируемым клином. Это зажигание вызывает громкий щелчок и дает визуальную индикацию того, что желаемый крутящий момент достигнут. Индикаторный штифт можно сбросить, просто вдавив его обратно в индикаторный луч.
Упрощенный принцип тапочной головки Динамометрический ключ тапочного типа состоит из ролика и кулачка (или аналогичного) механизм. Кулачок прикреплен к ведущей головке, ролик толкает кулачок, фиксируя его на месте, с определенной силой, которая создается пружиной (которая во многих случаях регулируется). Если приложить крутящий момент, который способен преодолеть удерживающую силу ролика и пружины, гаечный ключ будет проскальзывать, и к болту больше не будет прилагаться крутящий момент. Динамометрический ключ с проскальзыванием не будет чрезмерно затягивать крепеж, продолжая прикладывать крутящий момент сверх заданного предела.
Динамометрический ключ щелочного типа с присоединенным гнездом, регулируемый поворотом ручка с накаткой 
Концептуальный чертеж работы динамометрического ключа щелевого типа Более сложный метод предварительной настройки крутящего момента - это калиброванный механизм муфты. В одной из распространенных форм используются шариковый фиксатор и пружина с предварительным натягом пружины с помощью регулируемой винтовой резьбы, калиброванной в единицах крутящего момента. Шариковый фиксатор передает усилие до тех пор, пока не будет достигнут заданный крутящий момент, после чего сила, прилагаемая пружиной, будет преодолена, и шарик «щелкнет» из гнезда. Такая конструкция обеспечивает большую точность, а также дает тактильную и звуковую обратную связь. Гаечный ключ не начнет проскальзывать при достижении желаемого крутящего момента, он будет только щелкать и слегка изгибаться в головке; оператор может продолжать прикладывать крутящий момент к гаечному ключу без каких-либо дополнительных действий или предупреждений со стороны гаечного ключа.
Существует ряд вариаций этой конструкции для различных применений и различных диапазонов крутящего момента. В некоторых сверлах используется модификация этой конструкции для предотвращения выдавливания головок винтов при их затяжке. Сверло начнет проскальзывать, как только будет достигнут желаемый крутящий момент.
Это специальные динамометрические ключи, используемые сантехниками для затягивания зажимных лент на муфтах без гильзы. Обычно это гаечные ключи с Т-образной рукояткой и односторонней комбинацией трещотки и муфты. Они предварительно настроены на фиксированный крутящий момент, предназначенный для надежной фиксации муфты, но недостаточный для ее повреждения.
Электронный динамометрический ключ С электронными (показывающими) динамометрическими ключами измерение выполняется с помощью тензодатчик, прикрепленный к торсионному стержню. Сигнал, генерируемый датчиком, преобразуется в требуемую единицу крутящего момента (например, Н · м или фунт f · фут) и отображается на цифровом дисплее. Можно сохранить ряд различных соединений (детали измерений или предельные значения). Эти запрограммированные предельные значения затем постоянно отображаются во время процесса затяжки с помощью светодиодов или дисплея. В то же время это поколение динамометрических ключей может сохранять все измерения, сделанные во внутренней памяти показаний. Затем эту память показаний можно легко передать на ПК через интерфейс (RS232) или распечатать прямо на принтере. Динамометрический ключ такого типа широко используется для документирования в процессе производства или обеспечения качества. Типичный уровень точности составляет от +/- 0,5% до 4%.
Измерение крутящего момента проводится так же, как с электронным динамометрическим ключом, но также измеряется угол затяжки от точки или порога затяжки. Угол измеряется датчиком угла или электронным гироскопом. Процесс измерения угла позволяет распознать уже затянутые соединения. Встроенная память показаний позволяет статистически оценивать измерения. Кривые затяжки можно анализировать с помощью программного обеспечения через интегрированную систему кривых затяжки (график усилия / траектории). Этот тип динамометрического ключа также можно использовать для определения крутящего момента отрыва, преобладающего крутящего момента и конечного крутящего момента затяжки. Благодаря специальному процессу измерения также возможно отобразить предел текучести (затяжка с контролируемым выходом). Эта конструкция динамометрического ключа очень популярна среди производителей автомобилей для документирования процессов затяжки, требующих контроля как крутящего момента, так и угла, поскольку в этих случаях определенный угол должен быть приложен к крепежному элементу сверх предписанного крутящего момента (например, 50 Н · м или 37 фунт-сила-фут + 90 ° - здесь 50 Нм или 37 фунт-сила-фут означают точку / порог прилегания, а + 90 ° указывает, что после порога должен быть применен дополнительный угол).
В 1995 году Saltus-Werk Max Forst GmbH подала заявку на получение международного патента на первый электронный динамометрический ключ с угловым измерением, для которого не требовался эталонный рычаг.
Мехатронные динамометрические ключи Измерение крутящего момента осуществляется так же, как и с помощью динамометрического ключа щелочного типа, но в то же время крутящий момент измеряется в виде цифрового значения ( щелчок и окончательный момент затяжки) как с электронным динамометрическим ключом. Таким образом, это комбинация электронных и механических измерений. Все измерения передаются и документируются посредством беспроводной передачи данных. Пользователи узнают, что они достигли желаемого крутящего момента, когда гаечный ключ издаст звуковой сигнал.
Гидравлические динамометрические ключи используются для затяжки больших моментов с высокой точностью. Они используются для сборки авиационной и тяжелой техники и представляют собой специализированные инструменты. Их общая конструкция зависит от производителя и требований к крутящему моменту. Как правило, они состоят по крайней мере из одного гидроцилиндра, приводящего в действие храповой механизм приводной головки. Цилиндр выдвигается, толкая приводную головку через собачки, а затем свободно втягивается через зубцы храпового механизма. Процесс повторяется до достижения желаемого крутящего момента. В гидравлических динамометрических ключах меньшего размера встроен противодействующий рычаг, который опирается на другой крепеж или часть сборки, чтобы предотвратить вращение при приложении крутящего момента. Более крупные модели требуют других крепежных приспособлений для предотвращения вращения.
Пневматический динамометрический ключ, устанавливающий крутящий момент на болтах. A Пневматический динамометрический ключ представляет собой планетарный мультипликатор или редуктор, соединенный с пневматическим пневмодвигателем. В конце коробки передач находится противодействующее устройство, которое используется для поглощения крутящего момента и позволяет оператору инструмента использовать его с минимальными усилиями. Выходной крутящий момент регулируется путем регулирования давления воздуха.
Эти планетарные редукторы с мультипликатором крутящего момента имеют коэффициент умножения до 125: 1 и в основном используются там, где требуется точный крутящий момент на гайке и болте, или там, где необходимо удалить упорную гайку.
Пневматический динамометрический ключ иногда путают со стандартным гайковертом ударным из-за их схожего внешнего вида. Пневматический динамометрический ключ приводится в движение непрерывной зубчатой передачей, а не молотками ударного ключа. Пневматический динамометрический ключ имеет очень низкую вибрацию, отличную повторяемость и точность.
Пневматический динамометрический ключ был впервые изобретен в Германии в начале 1980-х годов.
Крутящий момент пневматических динамометрических ключей находится в диапазоне от 118 Нм до 47 600 Нм.
Пневматический двигатель, использующий сжатый воздух, является наиболее распространенным источником энергии для пневматических динамометрических ключей. CFM Обычно требуется 20–25 куб. Футов в минуту на один инструмент.
Международная организация по стандартизации поддерживает стандарт ISO 6789. Этот стандарт охватывает конструкцию и калибровку крутящего момента с ручным управлением инструменты. Они определяют два типа динамометрических инструментов, включающих двенадцать классов, которые приведены в таблице ниже. Также приводится процентное допустимое отклонение от требуемого крутящего момента.
| Типы динамометрических ключей | Допуск динамометрического ключа | |||
|---|---|---|---|---|
| Тип | Класс | Описание | ≤ 10 Нм | >10 Нм |
| Тип 1: Указывает | Класс A | Гаечный ключ с торсионным или изгибающимся стержнем | ± 6% | |
| Класс B | Ключ с жестким корпусом и индикатором | ± 6% | ± 4% | |
| Класс C | Ключ с жестким корпусом и электронное измерение | ± 6% | ± 4% | |
| Класс D | Отвертка с индикатором | ± 6% | ||
| Класс E | Отвертка с электронным измерением | ± 6% | ± 4% | |
| Тип 2: Настройка | Класс A | Разводной ключ с индикатор | ± 6% | ± 4% |
| Класс B | Динамометрический ключ с фиксированным крутящим моментом | ± 6% | ± 4 % | |
| Класс C | Разводной ключ без индикатора | ± 6% | ± 4% | |
| Класс D | Регулируемая отвертка с индикатором | ± 6% | ||
| Класс E | Исправить d отвертка | ± 6% | ||
| Класс F | Регулируемая отвертка без индикатора | ± 6% | ||
| Класс G | Разводной ключ с изгибом полоса и индикатор | ± 6% | ||
В стандарте ISO также указано, что даже при перегрузке на 25% от максимального номинала инструмент должен оставаться надежно работоспособным после повторной калибровки. Повторная калибровка инструментов, используемых в указанных пределах, должна производиться после 5000 циклов затяжки или 12 месяцев, в зависимости от того, что наступит раньше. В случаях, когда инструмент используется в организации, которая имеет свои собственные процедуры контроля качества, график калибровки может быть составлен в соответствии со стандартами компании.
Инструменты должны быть отмечены диапазоном крутящего момента и единицей измерения крутящего момента. а также направление работы для однонаправленных инструментов и марка производителя. Если предоставляется сертификат калибровки, на инструменте должен быть указан серийный номер, соответствующий сертификату, или калибровочная лаборатория должна дать инструменту справочный номер, соответствующий сертификату калибровки инструмента.
Американское общество инженеров-механиков поддерживает стандарт ASME B107.300. Этот стандарт имеет то же обозначение типа, что и стандарт ISO, с добавлением динамометрического инструмента типа 3 (ограничивающего). Этот тип отключает привод при достижении желаемого крутящего момента, так что крутящий момент больше не может быть приложен. В этом стандарте, однако, используются разные обозначения классов внутри каждого типа, а также дополнительные варианты стиля и дизайна внутри каждого класса. Стандарт также разделяет ручные и электронные инструменты на разные разделы и обозначения. Стандарты ASME и ISO не могут считаться совместимыми. В таблице ниже приведены некоторые типы и допуски, установленные стандартом для ручных динамометрических инструментов.
| Типы динамометрических ключей | Допуск динамометрического ключа | |||
|---|---|---|---|---|
| Тип | Класс | Тип | <20% max rating | Максимальный номинал 20–100% |
| Тип 1: Указывает | Класс A: Отклоняющая балка | Стиль 1: Обычная шкала | ± 0,8% | ± 4% |
| Стиль 2: Шкала с сигналом | ||||
| Стиль 3: Весы с памятью | ||||
| Класс B: Отклоняющая балка, сменная головка | Стиль 1: Простые весы | |||
| Стиль 2: Весы с сигналом | ||||
| Стиль 3: Весы с памятью | ||||
| Класс C: Жесткий корпус | Тип 1: Обычная шкала | |||
| Тип 2: Весы с сигналом | ||||
| Тип 3: Весы с памятью | ||||
| Класс D: Жесткий корпус, сменная головка | Стиль 1: Обычная шкала | |||
| Стиль 2: Шкала с сигналом | ||||
| Стиль 3: Шкала с памятью | ||||
| Класс E: Отвертка, показывающая | Стиль 1: Обычная шкала | |||
| Стиль 2: Шкала с сигналом | ||||
| Тип 2: Настройка | Класс A: С градуировкой | Стиль 1: Без храповика | ± 0,8% | ± 4% |
| Стиль 2: с храповым механизмом | ± 0,8% | ± 4% | ||
| Стиль 3: сменный головка | ± 0,8% | ± 4% | ||
| Тип 4: Гибкая головка с трещоткой | См. стандарт | |||
| Класс B: Без градуировки | Стиль 1: без храпового механизма | ± 0,8% | ± 4% | |
| Стиль 2: с храповым механизмом | ± 0,8% | ± 4% | ||
| Тип 3: Сменная головка | ± 0,8% | ± 4% | ||
| Тип 4: Гибкая головка с храповым механизмом | См. Стандарт | |||
| Тип 3: Ограничение | Класс A: Отвертка | Тип 1: Без градуировки | ± 1,2% | ± 4% |
| Тип 2: С градуировкой | ||||
| Класс B: Т-образная рукоятка | Тип 1: Без градуировки | |||
| Тип 2: С градуировкой | ||||
Инструменты должны иметь маркировку с номером модели инструмента, единицей крутящего момента и маркой производителя. Для однонаправленных инструментов также должны быть отмечены слова «МОМЕНТЫ» или «МОМЕНТЫ» и направление работы.
Динамометрические ключи щелевого типа предназначены точен при правильной калибровке - однако более сложный механизм может привести к потере калибровки раньше, чем тип луча, когда неисправность практически отсутствует (однако тонкий индикаторный стержень может случайно погнуться). Динамометрические ключи балочного типа невозможно использовать в ситуациях, когда шкала не может быть считана напрямую - и эти ситуации часто встречаются в автомобильных приложениях. Шкала гаечного ключа с балкой подвержена ошибкам параллакса из-за большого расстояния между рычагом индикатора и шкалой (в некоторых старых моделях). Также существует проблема повышенной ошибки пользователя в зависимости от типа балки - крутящий момент необходимо считывать при каждом использовании, и оператор должен проявлять осторожность, прикладывая нагрузки только к точке поворота плавающей рукоятки. Версии с двумя лучами или "плоскими" лучами уменьшают склонность указателя к истиранию, как и указатели с низким коэффициентом трения.
Использование перемычек, выступающих из конца ручки, может повредить гаечный ключ, поэтому следует использовать только оборудование, указанное производителем.
Использование ручки или Удлинители гнезда не требуют регулировки крутящего момента.
Использование «гусиной лапки» или аналогичного удлинителя требует использования следующего уравнения:
с использованием комбинации удлинения ручки и "гусиной лапки" требует использования следующего уравнения:
где:
- указанный крутящий момент гаечного ключа (установочный крутящий момент),
- требуемый крутящий момент,
- длина динамометрического ключа от рукоятки до центра головки,
- длина удлинения "гусиной лапки", от центра головки динамометрического ключа d до центральной линии болта,
- длина удлинителя рукоятки от конца удлинителя до рукоятки динамометрического ключа.Эти уравнения применимы, только если удлинитель совпадает с длиной динамометрического ключа. В других случаях следует использовать расстояние от головки динамометрического ключа до головки болта, как если бы она была на одной линии. Если удлинитель установлен на 90 °, регулировка не требуется. Эти методы не рекомендуются, за исключением крайних обстоятельств.
Для типов щелчков (или других микрометров), когда они не используются, сила, действующая на пружину, должна быть устранена путем установки шкалы до минимального номинального значения, чтобы предотвратить постоянное затвердевание весной. Никогда не устанавливайте динамометрический ключ микрометрического типа на ноль, так как внутренний механизм требует небольшого натяжения, чтобы предотвратить смещение компонентов и снижение точности.
Как и для любого прецизионного инструмента, затяните гаечные ключи следует периодически перекалибровать. Как указывалось ранее, согласно стандартам ISO калибровка должна выполняться каждые 5000 операций или ежегодно, в зависимости от того, что наступит раньше. Возможно, что калибровка динамометрических ключей может выйти из строя в течение первого года использования на 10%.
Калибровка, выполняемая специализированной службой в соответствии со стандартами ISO, следует определенному процессу и ограничениям. Для этой операции требуется специальное оборудование для калибровки динамометрических ключей с точностью ± 1% или выше. Температура в зоне, где выполняется калибровка, должна быть от 18 ° C до 28 ° C с отклонением не более 1 ° C, а относительная влажность не должна превышать 90%.
Перед выполнением каких-либо калибровочных работ инструмент следует предварительно нагружать и безмерно затянуть в соответствии с его типом. Затем инструмент подсоединяют к тестеру, и к ручке прикладывают усилие (под углом не более 10 ° от перпендикуляра) для значений 20%, 60% и 100% максимального крутящего момента и повторяют в соответствии с их классом. Усилие следует прикладывать медленно, без рывков и нерегулярных движений. В таблице ниже приведены более подробные сведения о схеме испытаний для каждого класса динамометрических ключей.
| Тип | Класс | Предварительная калибровка | Процедура калибровки |
|---|---|---|---|
| Тип 1 | Все классы | Предварительная нагрузка один раз на наивысшее сертифицированное значение | 5 измерений подряд для всех значений |
| Тип 2 | Класс A | Предварительная нагрузка пять раз при наивысшем сертифицированном значении | 5 измерений подряд для всех значений |
| Класс B | 5 измерений при номинальном значении | ||
| Класс C | 10 измерений подряд для всех значений | ||
| Класс D | 5 измерений подряд для всех значений | ||
| Класс E | 5 измерений при номинальном значении | ||
| Класс F | 10 измерений подряд для всех значений | ||
| Класс G | 5 измерений подряд для всех значений |
Хотя рекомендуется профессиональная калибровка, для некоторых людей это будет не по средствам. Калибровать динамометрический ключ можно в домашнем магазине или в гараже. Процесс обычно требует, чтобы определенная масса была прикреплена к плечу рычага, а динамометрический ключ был установлен на соответствующий крутящий момент для подъема указанной массы. Погрешность в инструменте может быть рассчитана, и инструмент можно изменить или любую выполненную работу скорректировать для этой ошибки.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Динамометрическими ключами. |
