[發明專利]一種數字式扭力扳手及測量扭矩值的方法

無效

• 申請號: 201210458963.7
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN102980708A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 倪守忠;蔣曉波
• 申請（專利權）人: 浙江省計量科學研究院
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 王梨華;陳麗霞

1.一種數字式扭力扳手，包括施擰頭（1）、力臂（2）和指示儀表（3），其特征在于，力臂（2）前端是測量區（21），且與施擰頭（1）連接，所述力臂（2）的測量區（21）的上表面（211）從左至右分布有A組、B組、C組3組應變片組；與上表面（211）對應位置的測量區（21）的下表面（212）從左至右分布有A’組、B’組、C’組3組應變片組；每組應變片組由2片應變片（4）組成。

2.根據權利要求1所述的一種數字式扭力扳手，其特征在于，所述A組應變片組到施擰頭（1）中心的距離為L₁，B組應變片組到C組應變片組的距離為L₃，且L₁=?L₃，A組應變片組到B組應變片組的距離為L₂。

3.根據權利要求1所述的一種數字式扭力扳手，其特征在于，所述的每組應變片組的2個應變片（4）前后排列，應變片（4）上設有絲柵（41），絲柵（41）方向與力臂（2）軸向一致。

4.根據權利要求1所述的一種數字式扭力扳手，其特征在于，所述的A組應變片組的2個應變片從前到后為應變片R_A1、R_A2，B組應變片組的2個應變片從前到后為應變片R_B1、R_B2，C組應變片組的2個應變片從前到后為應變片R_C1、R_C2；A’組應變片組的2個應變片從前到后為應變片R_A3、R_A4，B’組應變片組的2個應變片從前到后為應變片R_B3、R_B4，C’組應變片組的2個應變片從前到后為應變片R_C3、R_C4；所述的12個應變片通過導線連接成惠斯通電橋，惠斯通電橋的輸出端與指示儀表（3）連接，指示儀表（3）連有激勵電源，惠斯通電橋的輸入端連接激勵電源，其中應變片R_A1、?R_B1和?R_C3組成一個電橋臂，應變片R_?A2?、R_B2?和R_C4組成一個電橋臂，應變片R_A3、R_?B3?和R_C1組成一個電橋臂，應變片R_A4?、R_B4和R_C2組成一個電橋臂。

5.根據權利要求4所述的一種數字式扭力扳手，其特征在于，所述的施擰頭（1）和力臂（2）剛性連接，指示儀表（3）設置在力臂（2）上或設置在力臂（2）外。

6.根據權利要求5所述的一種數字式扭力扳手，其特征在于，所述的施擰頭（1）為方頭或多邊頭。

7.根據權利要求4所述的一種數字式扭力扳手，其特征在于，所述的力臂（2）后端是非測量區（22）；測量區（21）的橫截面為矩形。

8.一種測量扭矩值的方法，其特征在于，包括權利要求7所述的扭力扳手，需要測量的扭矩為M=PL，其中L是施擰頭（1）中心到力P的距離，在力臂（2）的非測量區（22）施加一個力P，利用惠斯通電橋進行扭矩測量；扭矩與惠斯通電橋的輸出值S之間的關系按公式計算；得出惠斯通電橋的輸出值S與扭矩M的大小成正比；其中h為力臂橫截面的高度，b為力臂橫截面的寬度，K為應變片系數，E為彈性模量，R_i為惠斯通電橋輸出電阻，R_o為惠斯通電橋輸入電阻。

9.根據權利要求8所述的一種測量扭矩值的方法，其特征在于，在測量區（21）上應變片所對應的A-A’、B-B’、C-C’對應橫截面的彎矩分別為M_A=P（L-L₁)，M_B=?P（L-L₁-L₂），M_C=?P（L-L₁-L₂-L₃）；測量區（21）A-A’、B-B’、C-C’對應橫截面的最大彎曲應變分別為：

，，，應變片（4）上的絲柵（41）的電阻因測量區（21）變形而發生改變，產生的電阻變化量分別為ΔR_A、ΔR_B、ΔR_C；惠斯通電橋的輸出值S可表示成：

S=K(ΔRARA+RB+RC+ΔRBRA+RB+RC-ΔRCRA+RB+RC)RiRo]]>

=K(ΔRA3RA+ΔRB3RB-ΔRC3RC)RiRo]]>

=K(13ϵPA+13ϵPB-13ϵPC)RiRo]]>

=6KRi3bh2ERo(MA+MB-MC)]]>

=2KRibh2ERoP(L-L1+L3)]]>

令其中L₁=L₂，R_A=R_B=R_C。