Динамометрические ключи: типы, принцип работы, выбор

Не очень верится, что взяв в руки отвертку или гаечный ключ, наш мастер задумывается о величине усилия, которое необходимо приложить для успешного выполнения его задачи.

А ведь на самом деле, абсолютно любое резьбовое соединение имеет предельное значение усилия затяжки. Когда-то это правило соблюдалось только на предприятиях, выполняющих работы для космической, военной, авиационной техники, на атомных электростанциях и в промышленности. При ремонте автомобиля на это обращалось внимание, в основном, при сборке двигателя, хотя, чаще всего, резьба затягивалась "с руки”. Но, если задуматься, то даже "перетянутый" или "недожатый" колесный болт может привести к непредсказуемым последствиям.

Существует огромное разнообразие приборов, контролирующих или тарирующих величину усилия, прилагаемого для затяжки резьбового соединения.

Перечень этих приборов достаточно широк - от динамометрических отверток до электрических (пневматических, гидравлических) гайковертов, закручивающих (откручивающих) резьбовые соединения до заданного усилия.

Остановимся на самых распространенных типах динамометрических ключей.

Наиболее широко используются ключи, так называемого, предельного типа. На ключе устанавливается необходимое значение, закрывается фиксатор (они бывают разные, начиная от простого винта), и, при достижении заданного усилия, раздается щелчок. После того как ключ "щелкнул", дальнейшую затяжку необходимо прекратить. С прекращением приложения усилия, динамометрический ключ автоматически возвращается в исходное состояние и готов к дальнейшему использованию.

Что же при этом происходит внутри ключа?

Ключи предельного типа работают до достижения "предела", т.е. установленного заранее значения. Как же он определяет, что предел достигнут?

В основе используется принцип излома рычага. Если, например, взять палку и, используя ее в качестве рычага, подваживать ею большой камень, мы увидим, что палка, достигнув какого-то усилия, начнет гнуться, а затем - сломается. Та же смысловая нагрузка заложена в конструкцию динамометрического ключа предельного типа. Внутри находится рычаг, собранный из нескольких деталей, назовем их условно основа, упор и пружина. Итак, пружина находится в ручке со шкалой, при помощи которой определяется момент усилия. Ручка двигается по резьбе, регулируя, таким образом, нажатие пружины. Пружина одной стороной упирается в рукоятку, а другой стороной в деталь, которую мы с вами назвали упор. Получается, что упор, с заданным пружиной усилием, прижимается к детали "основа”. Эти три детали представляют собой составной рычаг (палка в предыдущем примере), который будет ’’ломаться” при заданных нами условиях. Когда, приложенное к рычагу усилие сравняется с усилием, заданным пружиной, "основа” соскочит с "упора" и ударит по корпусу ключа - это и есть звуковой сигнал "щелчок".

Ключи предельного типа выпускаются различных модификаций - это и с различными вариантами фиксаторов значения усилия, и с цифровой индикацией, и с возможностью подключения компьютера. Есть целые наборы - в таких ключах можно заменять храповой механизм (трещотку) на различные насадки - в виде рожкового ключа и в виде накидного различных размеров. Современные ключи, благодаря улучшению конструкции, позволяют работать в двух направлениях - и с правой, и с левой резьбой (двунаправленные), тогда как стандартный ключ работает только с соединениями с правой резьбой.

Что необходимо знать? Ключи динамометрические предельного типа, как правило, работают с погрешностью 1-4%. Ключ работает в диапазоне значений, например, для работ с двигателями внутреннего сгорания большинства легковых автомобилей - от 4 до 20 кг (от 40-200NM). Чем ближе необходимые Вам в работе значения к средине диапазона, тем выше точность работы ключа, и чем ближе к краям диапазона - выше погрешность. Таким образом, выбирать ключи необходимо исходя из разнообразия предстоящих работ. Очень часто приходится приобретать несколько разных динамометрических ключей.

Несколько менее популярны динамометрические ключи торсионного типа, или, как их называют в народе, "стрелочные”. Эти ключи не имеют звукового сигнала, и усилие определяется визуально, по показанию стрелки индикаторной головки. Отсюда и происходит название. Индикаторная головка связана с торсионом (пластина или стержень, который "скручивается" при приложении усилия). При работе с такими ключами необходимо внимательно следить за показаниями прибора для точного определения величины усилия. Ряд производителей создают конструкцию такой, что при достижении установленного значения усилие больше не передается на резьбовое соединение. То есть при продолжении вращения ключа он начинает как бы "проворачиваться". Погрешность динамометрических ключей торсионного типа составляет порядка 2-4%.

Что касается точности, то самые точные динамометрические ключи и динамометрические отвертки, изготовленные специально для выполнения одной конкретной операции, имеют погрешность значительно меньше 1%. Но для универсальных инструментов такие значения, пока что, мечта.

Возможность расширения сферы применения Вашего динамометрического ключа дает мультипликатор. Это не художник, рисующий мультфильмы, - это планетарный редуктор, умножающий момент усилия. Такие устройства выпускаются с допустимыми усилиями вплоть до 45000-50000 NM. Наличие мультипликатора может заменить некоторое количество динамометрических ключей.

Предостережения, которые надо помнить при работе с динамометрическими ключами:

1. Динамометрический ключ должен храниться при установленном на шкале минимальном значении, что разгружает пружину, являющуюся основной частью, и предотвращает ее осадку.

2. При установке момента затяжки по шкале динамометрического ключа нужно настраивать необходимый момент только последовательно, от меньшего значения к большему.

3. Большинство динамометрических ключей не допускает ударов по корпусу и хранения в условиях повышенной влажности. Рекомендуется хранить ключи только в специальных футлярах, в которых они поступают к потребителю.

4. Нельзя использовать динамометрический ключ для "срыва" или отворачивания крепежа.

5. Нельзя использовать динамометрический ключ в качестве длинорычаговой трещотки.

6. Нельзя использовать динамометрический ключ вне диапазона моментов затяжки, указанных в инструкции по эксплуатации.

7. Необходимо проводить периодическую поверку ключа не реже, чем один раз в год или каждые 10 000 измерений.

Несколько слов о современной аппаратуре. В настоящее время выпускается оборудование, позволяющее значительно упростить операции сборки с полным соблюдением заданных усилий:

- динамометрические гайковерты, преимущественно электрические (часто - аккумуляторные, но и пневматические, и гидравлические), которые заворачивают крепежные элементы до определенного заданного усилия (в среднем от 40 до 6500 NM). Конечно, это дорогие инструменты, и используются они, как правило, в промышленном производстве - на сборочных конвейерах. Это позволяет на 60-70% увеличить производительность труда.

- динамометрические шпильконатяжители (тензорные домкраты). Работа таких устройств основана на предварительном растяжении шпильки с усилием, равным требуемому моменту затяжки резьбового соединения и последующим закручиванием гайки, без приложения усилия, до опорной поверхности. Применяются они в различных отраслях промышленности и позволяют прикладывать усилие, в среднем, от 200 до 15000 NM. Для привода используются специальные насосы с давлением 80-100 МПа. Большинство привычных для нас инструментов, используемых для затягивания резьбы, при работе с длинными болтами (шпильками), особенно при откручивании, могут вызвать их скручивание и создать ненужные проблемы. Во всех случаях, когда требуется максимальная аккуратность, надежность и определенный момент затяжки, идеальный инструмент -тензорные домкраты.

Хочется думать, что недалек тот час, когда и у нас в стране таким инструментом будут работать на станциях техобслуживания автомобилей - не всегда же нам жить в каменном веке .