[發(fā)明專利]一種數(shù)字式扭力扳手及測量扭矩值的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210458963.7
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN102980708A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪守忠;蔣曉波
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江省計(jì)量科學(xué)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(wù)所 33233
• 代理人: 王梨華;陳麗霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及扭力扳手，尤其涉及了一種數(shù)字式扭力扳手及測量扭矩值的方法。

背景技術(shù)

扭力扳手廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、船泊及各種動力機(jī)械制造行業(yè)，它可分成機(jī)械式和數(shù)字式兩大類；按用途可分為施工用扭力扳手和測量用扭力扳手；施工用扭力扳手通常精度在3%以下；測量用扭力扳手精度通常在3%以上。由于扭力扳手使用過程中除了受到力矩作用外還受到剪力干擾影響，制約了測量精度的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中精度在3%以上的扭力扳手，針對其測量過程中受到剪力干擾的缺點(diǎn)，提供了一種數(shù)字式扭力扳手及測量扭矩值的方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決：

一種數(shù)字式扭力扳手，包括施擰頭、力臂和指示儀表，所示的力臂前端是測量區(qū)，且與施擰頭連接，所述力臂測量區(qū)的上表面從左至右分布有A組、B組、C組3組應(yīng)變片組；與上表面對應(yīng)位置測量區(qū)的下表面從左至右分布有A’組、B’組、C’組3組應(yīng)變片組；每組應(yīng)變片組由2片應(yīng)變片組成。

作為優(yōu)選，所述A組應(yīng)變片組到施擰頭中心的距離為L₁，B組應(yīng)變片組到C組應(yīng)變片組的距離為L₃，且L₁=?L₃，A組應(yīng)變片組到B組應(yīng)變片組的距離為L₂。

作為優(yōu)選，所述的每組應(yīng)變片組的2個應(yīng)變片前后排列，應(yīng)變片上設(shè)有絲柵，絲柵方向與力臂軸向一致。

作為優(yōu)選，所述的A組應(yīng)變片組的2個應(yīng)變片從前到后為應(yīng)變片R_A1、R_A2，B組應(yīng)變片組的2個應(yīng)變片從前到后為應(yīng)變片R_B1、R_B2，C組應(yīng)變片組的2個應(yīng)變片從前到后為應(yīng)變片R_C1、R_C2；A’組應(yīng)變片組的2個應(yīng)變片從前到后為應(yīng)變片R_A3、R_A4，B’組應(yīng)變片組的2個應(yīng)變片從前到后為應(yīng)變片R_B3、R_B4，C’組應(yīng)變片組的2個應(yīng)變片從前到后為應(yīng)變片R_C3、R_C4；所述的12個應(yīng)變片通過導(dǎo)線連接成惠斯通電橋，惠斯通電橋的輸出端與指示儀表連接，指示儀表連有激勵電源，惠斯通電橋的輸入端連接激勵電源，其中應(yīng)變片R_A1、?R_B1和?R_C3組成一個電橋臂，應(yīng)變片R_?A2?、R_B2?和R_C4組成一個電橋臂，應(yīng)變片R_A3、R_?B3?和R_C1組成一個電橋臂，應(yīng)變片R_A4?、R_B4和R_C2組成一個電橋臂。

作為優(yōu)選，所述的施擰頭和力臂剛性連接，指示儀表設(shè)置在力臂上或設(shè)置在力臂外。

作為優(yōu)選，所述的施擰頭為方頭或多邊頭；施擰頭設(shè)置在施擰段上。

作為優(yōu)選，所述的力臂后端是非測量區(qū)；測量區(qū)的橫截面為矩形。

一種測量扭矩值的方法，需要測量的扭矩為M=PL，其中L是施擰頭中心到力P的距離，在力臂的非測量區(qū)施加一個力P，利用惠斯通電橋進(jìn)行扭矩測量；扭矩與惠斯通電橋的輸出值S之間的關(guān)系按公式計(jì)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(yīng)變片系數(shù)，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。

作為優(yōu)選，在測量區(qū)上應(yīng)變片所對應(yīng)的A-A’、B-B’、C-C’對應(yīng)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(qū)（21）A-A’、B-B’、C-C’對應(yīng)橫截面的最大彎曲應(yīng)變分別為：

，，；應(yīng)變片上的絲柵的電阻因測量區(qū)變形而發(fā)生改變，產(chǎn)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：