-
+86 13720060320
-
lanna@haitangs.com
Как измерить крутящий момент шарнира | Конфигурация испытательной установки и методика
Знание Как измерить крутящий момент шарнира требует большего, чем просто подключение измерительного прибора и фиксация максимального показателя. Шарнир с моментом сопротивления может демонстрировать различное сопротивление в момент начала движения, во время вращения, при смене направления, после остановки, под разными углами и при разных температурах. Результат также меняется, если приспособление установлено неровно или если сила измеряется на неправильном плече рычага.
Первая задача заключается в том, чтобы определить, какие характеристики крутящего момента требуются согласно чертежу или техническому заданию. Вторая — изготовить приспособление, которое обеспечивает необходимую реакцию шарнира без возникновения неконтролируемого трения или изгиба. Третья — контролировать направление, угол, скорость, время выдержки, предварительную подготовку, температуру и обработку данных, чтобы другой оператор мог повторить полученный результат.
Эта статья начинается с того момента, когда в рамках проекта в качестве интересующего механизма был выбран шарнир с крутящим моментом или фрикционный шарнир. Общие сведения о принципе действия и семействах продуктов см. в что такое динамометрический шарнир.
Границы измерения: Требуемый крутящий момент и измеренный крутящий момент — это разные технические вопросы. Требуемый крутящий момент определяется нагрузкой на панель и её геометрией. Измеренный крутящий момент — это сопротивление, создаваемое шарниром или всей сборкой в определённых условиях испытания.
Определите, какой момент затяжки шарнира вам необходимо измерить
Одно значение с пометкой “момент в шарнире” является неполным. Перед выбором прибора необходимо определить, какой участок кривой движения будет отражен в отчете.
| Выходной крутящий момент | Что это означает | Почему это важно |
|---|---|---|
| Крепежный момент | Сопротивление, доступное в состоянии покоя шарнира или панели при указанных условиях | Определяет, сохраняет ли груз своё положение без недопустимого смещения |
| Момент отрыва | Пиковое значение, необходимое для начала движения после заданного периода выдержки | Чрезмерный ход отрыва может создать ощущение, что панель застряла, прежде чем она подскочит |
| Рабочий крутящий момент | Сопротивление после начала движения, которое обычно оценивается в пределах заданного углового интервала | Обеспечивает удобство управления и плавность движения |
| Момент затяжки при закручивании | Измеренное сопротивление в заданном направлении раскрытия | Может отличаться от направления в обратную сторону в связи с геометрией или односторонней организацией движения |
| Момент затяжки | Измеренное сопротивление в заданном направлении замыкания | Выявляет направленную асимметрию и возвратную нагрузку |
| Максимальный крутящий момент | Наибольшее достоверное значение, зарегистрированное в пределах заданного интервала измерения | Полезно при появлении пиковых значений, локальных помех или риске перегрузки |
| Средний крутящий момент | Среднее значение в заданном диапазоне углов после исключения любых определённых переходных процессов | Полезно для сравнения результатов, когда область выполнения находится в стабильном состоянии |
| Изменение крутящего момента | Изменение в зависимости от угла, направления, образца или повторных проходов | Выявляет пульсации, явления «прилипания-скольжения», неточности выравнивания или нестабильность технологического процесса |
Не следует называть максимальное зарегистрированное значение “моментом удержания”, если в методике испытаний не предусмотрено измерение сопротивления в состоянии покоя. Не следует указывать среднее значение без указания углового диапазона. Не следует сравнивать пиковое значение открытия одного поставщика со средним значением другого.
Если в рамках проекта по-прежнему необходимо определить целевой крутящий момент на основе массы панели и расстояния до центра тяжести, выполните Расчет требований к шарниру, воспринимающему крутящий момент прежде чем использовать эту страницу для проверки выходных данных шарнира.
Выберите метод измерения момента затяжки шарнира, соответствующий принятому решению
| Метод | Наилучшее применение | Основное ограничение |
|---|---|---|
| Прямой датчик крутящего момента | Техническая характеристика, кривые «крутящий момент — угол поворота», сравнение по направлению и регулируемая скорость | Требуется правильно выровненное поворотное приспособление и подходящие соединительные муфты |
| Измеритель крутящего момента или тестер крутящего момента | Измерение компактных шарниров на измерительном стенде, когда приспособление может подключаться непосредственно к обеим сторонам | Для серийных захватов могут потребоваться специальные переходники, предотвращающие проскальзывание или смещение оси нагрузки |
| Силоизмеритель с известным плечом рычага | Недорогие фиксаторы, крупные шарниры или установленные панели, где прямое соединение затруднительно | Результат будет точным только в том случае, если будут контролироваться перпендикулярность плеча рычага и направление силы |
| Полное испытание ручек панелей на усилие | Проверка ощущений пользователя при работе на собранном оборудовании | Включает в себя сопротивление силы тяжести, кабелей, уплотнений, гибкости кронштейна и другие виды трения; это не крутящий момент, обусловленный исключительно работой шарнира |
| Приспособление для принятия решения о продолжении или прекращении производства | Быстрая проверка после утверждения инженерного метода | Как правило, содержит меньше подробностей и должен соотноситься с методом контролируемой характеристики |
Используйте датчик прямого измерения крутящего момента, если инженерное решение зависит от формы кривой «крутящий момент — угол», небольших различий в зависимости от направления или необходимости повторяемого сравнения между образцами. Используйте метод рычага, если геометрию зажимного приспособления проще контролировать, чем коаксиальную муфту, и требуемая точность соответствует погрешности измерения.
Испытание установленной панели позволяет определить, правильно ли ощущается и крепится готовое изделие. Испытание на стенде, посвященное исключительно петлям, позволяет определить, как работают петли. Оба вида испытаний могут быть необходимы, но их результаты не следует указывать как одно и то же.
Перед измерением необходимо обеспечить стабильность образца и условий испытания
Результаты измерения крутящего момента не являются переносимыми, если не обеспечены контролируемые условия испытания и не зафиксированы параметры образца. В заявке на испытание необходимо указать следующие поля до начала первого измерения.
| Испытательный полигон | Что записывать | Влияние на результат |
|---|---|---|
| Тождество Шинга | Модель, версия чертежа, партия или серия, материал, вид отделки и состояние настройки | Предотвращает смешивание различных конструкций или настроек |
| Условия сборки | Отдельная петля, монтажные кронштейны, парные петли, панель в сборе, крепежные элементы и состояние затяжки | Увеличивает или уменьшает сопротивление интерфейса и структурную податливость |
| Направление | По часовой стрелке/против часовой стрелки или открытие/закрытие с использованием наглядного ориентировочного изображения | Многие петли не являются идеально симметричными |
| Диапазон углов | Начальный угол, конечный угол, окна измерения и исключенные зоны конечных упоров | Крутящий момент может изменяться в процессе вращения |
| Скорость вращения | Заданная скорость или время движения в течение испытательного периода | Трение, поведение смазочного материала и сбор данных могут зависеть от скорости |
| Время выдержки | Время нахождения в состоянии покоя перед измерением отрыва или удержания | Статическое трение и перераспределение смазочного материала могут повлиять на пиковое значение при пуске |
| Предварительная обработка | Количество и направление прогонов до начала записи данных; зависит от конкретного проекта | Новые или недавно отрегулированные петли могут приработаться при первых движениях |
| Температура | Температура образца, условия в помещении или камере и время выдержки | Могут изменяться характеристики фрикционных материалов и вязкость смазочного материала |
| Ориентация и внешняя нагрузка | Направление оси, направление силы тяжести и привязанная масса (если имеется) | Сила тяжести может увеличить или уменьшить измеренное сопротивление |
| Смазка и очистка | Состояние при поставке и любая разрешённая обработка | Очистка или добавление смазочного материала может привести к неверным результатам сравнения |
Не упускайте из отчета “незначительные” детали настройки. Разница в времени удержания, скорости, угле или ориентации может оказаться больше, чем разница между двумя приемлемыми шарнирами.
Преимущество получают данные, относящиеся к конкретной модели: Если в чертеже поставщика или утвержденной инструкции по испытаниям указаны угол измерения, скорость, направление, температура или условия предварительной подготовки, следует руководствоваться именно этими условиями, а не общими лабораторными практиками.
Изготовление коаксиального приспособления для прямого измерения крутящего момента
В конструкции с прямым вращением одна сторона шарнира должна быть закреплена на опорной раме, а другая — соединена с датчиком крутящего момента или приводной вращающейся осью. Крепежное устройство должно передавать вращение, не создавая бокового усилия на вал шарнира.
- Общая ось: Выровняйте ось датчика, муфту и ось шарнира. Угловое или поперечное смещение приводит к увеличению нагрузки на подшипники и появлению ложного крутящего момента.
- Сторона жесткой реакции: Не допускайте смещения неподвижной створки, кронштейна или корпуса под действием крутящего момента.
- Соединение с малым зазором: Используйте адаптер, который плотно прилегает к разъему шарнира, не проскальзывая, не раскачиваясь и не зажимая подвижные детали.
- Отсутствие трения о крепления: Следите за тем, чтобы листья, кронштейны, винты и защитные кожухи не препятствовали движению во всем диапазоне углов.
- Заданное нулевое положение: Отметьте опорный угол, чтобы при сборе данных об открытии и закрытии использовалась одна и та же система координат.
- Защита от перебега: Остановите станок до того, как шарнир или зажимное устройство достигнет непреднамеренного конструктивного упора.
- Допустимый диапазон датчика: Выберите откалиброванный диапазон, в котором можно измерить ожидаемый крутящий момент, не доходя до перегрузки.
- Стабильная выборка: Сбор данных должен быть достаточным для определения начального пика и области хода сигнала, при этом не следует отфильтровывать достоверные сигналы.
Гибкие переходники могут снизить нагрузку при сборке, но при этом способны накапливать энергию кручения и искажать картину фактического момента разъединения. Очень жесткие муфты могут передавать смещение оси непосредственно на датчик и шарнир. Конструкция зажимного устройства должна обеспечивать баланс между выравниванием, жесткостью и практичностью монтажа.
Установите нулевую отметку датчика после сборки приспособления в заданном исходном положении. Если само приспособление создает измеримый крутящий момент, определите его базовые характеристики в том же диапазоне углов и зафиксируйте, вычитается ли он из результатов измерения шарнира.
Измерение момента затяжки шарнира с помощью динамометра и рычага
Силоизмеритель позволяет измерить крутящий момент в шарнире, если усилие прикладывается на известном расстоянии, перпендикулярном оси шарнира. Общее соотношение выглядит следующим образом:
Общая формула: T = F × r⊥. Если приложенная сила не перпендикулярна плечу рычага, то T = F × r × sin(α), где T — крутящий момент, F — величина силы, r — расстояние от оси шарнира до точки приложения силы, а α — угол между плечом рычага и направлением силы.
Например, сила величиной 20 Н, действующая перпендикулярно плечу рычага длиной 0,15 м, соответствует моменту силы 3 Н·м. Это иллюстрация формулы, а не рекомендуемое значение шарнира.
Управление геометрией рычага
- Измеряйте расстояние от истинной оси шарнира до линии действия силы — а не до края рукоятки или удобного винта.
- Удерживайте измерительную силу перпендикулярно плечу рычага под углом измерения или воспользуйтесь синусоидальной поправкой.
- Используйте жесткий рычаг, который не изгибается значительно под действием измеряемой силы.
- Не допускайте скольжения крючка, толкающего наконечника, ремешка или контактного ролика во время считывания.
- Укажите, толкает ли манометр или тянет, и как направление силы соотносится с открытием или закрытием.
Разделение ручной проверки и контролируемого измерения
Ручной измерительный прибор полезен для поиска неисправностей и предварительного сравнения, однако скорость работы оператора, направление приложенного усилия и фиксация пиковых значений могут варьироваться. Использование моторизованной подставки, линейной оси с приводом или направляющей траектории тяги повышает повторяемость результатов, когда они используются для утверждения образцов или определения производственных пределов.
Когда угол наклона плеча рычага изменяется относительно неподвижного линейного измерительного прибора, изменяется и перпендикулярное расстояние. Необходимо либо производить измерение при одном заданном угле, либо перемещать измерительный прибор так, чтобы он оставался перпендикулярным, либо рассчитывать изменяющуюся геометрию. Не следует использовать одно и то же постоянное плечо рычага на всем протяжении дуги, если линия действия не является постоянной.
Измерение и запись кривой «крутящий момент — угол поворота»
Одно единственное максимальное значение может скрыть то поведение, которое на самом деле ощущают пользователи. Регистрируйте зависимость крутящего момента от угла, если в рамках проекта необходимо различать сопротивление при запуске, плавное движение, локальные пики, смены направления или колебания угла.
- Установите и определите образец. Уточните модель, версию, ориентацию, направление, крепеж и состояние регулировки.
- Проведите прогрев и обнулите систему. Следуйте инструкции по эксплуатации прибора и выполните тарировку собранного приспособления в указанный момент начала измерения.
- Подготовьте шарнир. Перед началом записи прогонов пропустите его через утвержденные циклы и направления; точное количество зависит от конкретного проекта.
- Примените условие задержки. При измерении момента отрыва удерживайте образец под начальным углом в течение заданного времени.
- Вращаться с заданной скоростью. Регистрируйте крутящий момент и угол непрерывно или в заданных координированных положениях.
- Исключить недопустимые регионы. Не учитывайте натяжение крепления, удар об упор, зацепление кабеля или перемещение за пределы допустимого диапазона.
- Изменить направление движения при указанном условии. Записывайте открытие и закрытие отдельно, а не вместе.
- Повторите проход. Используйте повторения, заданные в проекте, и проверьте, стабилизируется ли результат или продолжает меняться.
- Сохраните исходную кривую. Сохраните исходные данные, результаты расчетов, идентификационные данные образца и условия испытаний.
Перед анализом результатов необходимо определить окна данных. Например, пик отрыва может представлять собой первый достоверный пик после начала движения, а рабочий крутящий момент — среднее или медианное значение в заданном диапазоне центральных углов. Точное определение зависит от конкретного проекта.
Не включайте механический концевой упор в диапазон нормального рабочего момента. Удар при остановке измеряет траекторию нагрузки на упор и крепеж, а не характеристики трения шарнира.
Измерять статический удерживающий момент и дрейф отдельно
Рабочий крутящий момент не является автоматическим доказательством того, что панель останется неподвижной. Шарнир может перемещаться с допустимым сопротивлением и при этом все же смещаться под действием постоянного внешнего момента. И наоборот, шарнир может хорошо сопротивляться статическому перемещению, но при этом иметь высокий пиковый момент пуска, затрудняющий изменение положения.
В условиях статического испытания на удержание должны быть определены угол отклонения шарнира, направление приложенного момента, внешняя нагрузка, продолжительность удержания, допустимое угловое смещение, температура, а также то, начинается ли испытание после открытия или закрытия. Эти детали имеют значение, поскольку шарнир может принять различное положение в зависимости от направления, с которого происходит его перемещение.
| Метод статических испытаний | Что измеряется | Важный элемент управления |
|---|---|---|
| Приложенный крутящий момент без допустимого перемещения | Минимальный внешний крутящий момент, которому шарнир противостоит при заданном угле | Определите время выдержки и угловое смещение, при котором происходит сбой |
| Известный момент панели и данные наблюдений за смещением | Остаётся ли вся сборка в пределах допустимого углового диапазона | Зафиксируйте массу панели, положение центра тяжести, ориентацию осей, кабели и направление подхода |
| Инкрементальный крутящий момент до начала перемещения | Пороговое значение статического разряда после заданного времени выдержки | Прилагайте крутящий момент постепенно и отличайте реальное перемещение от уступчивости зажимного устройства |
| Сравнение удержания положения до и после тренировки | Изменение статических характеристик после циклических нагрузок, под воздействием температуры или в зависимости от условий окружающей среды | Используйте одинаковые значение угла, направление, нагрузку, время выдержки и метод измерения |
При использовании динамометра прилагайте усилие на утвержденном перпендикулярном плече рычага и удерживайте его в течение заданного времени. Не используйте кратковременное пиковое значение показаний в качестве доказательства непрерывного удержания. Если панели разрешено слегка смещаться, определите максимальный угловой дрейф и период наблюдения.
Испытание в сборе с нагруженной панелью зачастую является наиболее наглядным функциональным подтверждением, однако оно отражает работу всей сборки в целом. Статическое испытание только шарнира целесообразнее в тех случаях, когда в чертеже указано ограничение момента кручения для данного узла. Используйте оба вида испытаний, если производитель оригинального оборудования (OEM) должен утвердить как сам шарнир, так и конечные эксплуатационные характеристики оборудования.
Не следует смешивать статические и динамические показатели: Момент отрыва, статический удерживающий момент, рабочий момент и смещение панели могут быть взаимосвязаны, однако ни один из этих показателей не может заменить другой без подтвержденной корреляции.
Унификация единиц измерения, соглашение о знаках и указанная точность
Данные о крутящем моменте могут быть неверно интерпретированы даже при правильном проведении испытания. На каждом графике и в каждой таблице результатов необходимо указывать единицы измерения, соглашение о направлении, систему координат, нулевой угол и соглашение о знаках.
| Поле отчёта | Рекомендуемая практика | Избегайте |
|---|---|---|
| Единица измерения крутящего момента | Используйте одну основную единицу измерения для проекта (обычно Н·м или Н·см) и указывайте все преобразованные значения | Смешивание единиц измерения kgf·cm, lbf·in, N·cm и N·m без проверки преобразования |
| Направление | Определите положительный и отрицательный крутящий момент на основе вида чертежа или воспользуйтесь функциями «открытие» и «закрытие» | Запись только по часовой стрелке или против часовой стрелки без указания ориентации |
| Угол | Определить нулевую позицию, направление вращения в положительную сторону и допустимый диапазон измерения | Предположим, что все операторы используют одну и ту же закрытую позицию |
| Точность | Отображать только те цифры, которые поддерживаются разрешением датчика и возможностями метода | Публикация чрезмерного количества знаков после запятой, создающего ложное впечатление о точности |
| Метки кривых | Укажите образец, номер пробы, направление, температуру, скорость и дату | Сохранение анонимных кривых, которые невозможно соотнести с шарниром |
К полезным соотношениям единиц относятся: 1 Н·м = 100 Н·см, 1 фунт-сила·дюйм ≈ 0,113 Н·м и 1 кг-сила·см ≈ 0,0981 Н·м. Рассматривайте преобразованные значения как производные результаты и сохраняйте исходную единицу измерения в исходных данных.
В случае односторонних или асимметричных шарниров может пригодиться кривая «крутящий момент — угол» с указанием знаков. Для операторов на производстве более понятными могут оказаться обозначения «открытие» и «закрытие». Выберите одну систему обозначений и последовательно применяйте её во всех чертежах, приспособлениях, программном обеспечении, отчётах и критериях приёмки.
Разделение момента затяжки шарнира и рабочего момента всей сборки
При измерении момента в шарнире на крышке, дисплее или дверце, находящихся под нагрузкой, измерительный прибор обычно фиксирует не только момент в самом шарнире. Измеренный совокупный крутящий момент может включать в себя сопротивление шарнира, момент силы тяжести, усилие троса, сжатие уплотнителя, сопротивление защелки, трение подшипника и деформацию кронштейна.
Связь между узлами: Tизмеренный = Tшарнир + Tсила тяжести + Tкабели/уплотнения + Tдругие интерфейсы. Знак каждого вклада зависит от направления и угла.
| Наблюдаемое поведение | Потенциальный участник | Как это разделить |
|---|---|---|
| Крутящий момент сильно изменяется в зависимости от угла | Сила тяжести, прокладка кабеля, усилие пружины или изменение геометрии уплотнения | Измерить только шарнир или установить базовую линию без учета шарнира |
| Кривые начала и конца смещены | Сила тяжести, гистерезис прокладки, сопротивление защелки или специальное одностороннее исполнение шарнира | Изменить ориентацию или удалить внешних участников по одному |
| Локальный пик при одном угле | Зацепление кабеля, соприкосновение с кронштейном, помехи со стороны упора или трение о светильник | Осмотрите узел, одновременно анализируя кривую «момент затяжки — угол затяжки» |
| Момент затяжки при монтаже превышает момент, измеренный на испытательном стенде | Несоосность осей, деформация крепежных элементов, скручивание панелей или наличие дополнительных соединительных элементов | Систематически ослабляйте или затягивайте крепления, не изменяя при этом настройку шарнира |
| Панель удерживается даже при том, что измеренный крутящий момент шарнира кажется низким | Противовес, пружинная поддержка, выгодное расположение центра тяжести или несколько шарниров | Рассчитать и измерить полный путь нагрузки |
Используйте полностью собранную конструкцию для проверки усилия, прилагаемого пользователем, и надежности крепления панели. Используйте приспособление, предназначенное исключительно для проверки шарнира, чтобы подтвердить его собственный крутящий момент. Не вычитайте теоретическое значение силы тяжести без подтверждения фактической массы, центра тяжести, ориентации оси и угла.
Измерение парных или многокомпонентных шарниров с крутящим моментом как единой системы
Несколько петель можно испытывать по отдельности, вместе в одном приспособлении или на готовой панели. Каждый из этих методов позволяет получить ответ на свой вопрос.
| Конфигурация теста | Что это показывает | Что может быть упущено |
|---|---|---|
| Каждый шарнир по отдельности | Момент вращения, направление, форма кривой и отклонения от детали к детали | Несовпадение осей и распределение нагрузки в конечной панели |
| Согласованная пара в жестком зажимном приспособлении | Совместное управление крутящим моментом и синхронизацией при контролируемой геометрии | Гибкость панели, реальные крепежные элементы и соответствие корпуса требованиям |
| Полный узел панели | Усилия пользователя, удержание, скручивание, влияние кабеля и выравнивание после установки | Вклад отдельных шарниров, если не проводились дополнительные измерения |
Не следует полагать, что суммарный крутящий момент точно равен арифметической сумме двух каталожных значений. Монтажные допуски, жесткость кронштейна, погрешности оси и различия в форме кривых могут привести к тому, что работа пары будет восприниматься как неравномерная или будут возникать локальные пики.
Если на чертеже указан общий момент затяжки сборки, укажите, имеется ли у каждого шарнира также индивидуальное ограничение. Индивидуальные ограничения помогают избежать ситуации, при которой основная нагрузка приходится на один шарнир, хотя общий момент затяжки по-прежнему кажется приемлемым.
Проанализируйте результаты по отрыву, бегу, удержанию и направлению
| Отчетная метрика | Рекомендуемое определение в методике испытаний | Распространенная ошибка при составлении отчетов |
|---|---|---|
| Момент отрыва | Первый достоверный пик после начала движения по истечении указанного времени выдержки | Сообщение о сбое в расписании или резком скачке данных |
| Рабочий крутящий момент | Среднее значение, медиана или диапазон значений в заданном диапазоне углов при указанной скорости | Использование всей дуги, включая начало и конец |
| Разница между ценой открытия и закрытия | Отдельные кривые или рассчитанная разность при совпадающих углах | Объединение обоих направлений в одно значение |
| Пульсации крутящего момента | От пика до пика или иное допустимое отклонение в пределах рабочего окна | Бесконечное объявление каждого изменения угла дефектом |
| Поведение при удержании | Дрейф или статическое равновесие при заданном внешнем моменте и удержании | Использование текущего значения в качестве автоматического подтверждения статического удержания |
| Повторяемость | Различия между повторными сканированиями одного образца | Учет как внутриобразцовых, так и межодиничных отклонений |
| Воспроизводимость | Различия между операторами, приспособлениями, приборами или лабораториями | Предполагая, что повторяемость результатов одного оператора отражает особенности всего метода |
Сохраните исходные кривые «крутящий момент — угол поворота» для технической экспертизы. Сводная таблица полезна для получения одобрения, однако кривая часто позволяет выявить несоосность, явление «прилипания-скольжения», локальные помехи или зависимость поведения от направления, которые скрываются за одним числом.
При применении сглаживания или фильтрации следует сохранить исходные данные и указать используемый алгоритм. Чрезмерная фильтрация может привести к удалению реальных пиков отрыва или пульсаций крутящего момента, в то время как недостаточная частота дискретизации может привести к их упущению.
Контроль основных источников погрешности измерения крутящего момента шарнира
| Источник ошибки | Влияние на значение крутящего момента | Управление |
|---|---|---|
| Калибровка датчика и дрейф нуля | Постоянное смещение или погрешность масштабирования | Перед началом испытания используйте подходящий откалиброванный прибор и проверьте нулевую отметку |
| Диапазон измерения датчика и разрешение | При низких показаниях сигнал становится зашумленным или с округлением; перегрузка может привести к повреждению датчика | Сопоставьте диапазон с расчетным крутящим моментом и допустимым запасом по перегрузке |
| Длина рычага | Ошибка прямой пропорциональности при расчетах на основе силы | Измерить перпендикулярное расстояние от истинной оси |
| Угол силы | Результат будет завышен, если применить полную силу без поправки на синус | Сохраняйте перпендикулярность силы или рассчитайте геометрию |
| Расхождение осей | Добавляет боковую нагрузку, трение в подшипниках и ложные пики | Используйте средства определения положения и проверьте соосность |
| Соответствие зажимных элементов или люфт | Задерживает движение и искажает отрыв | Используйте жесткий путь передачи нагрузки с малым зазором и определите характеристики поведения зажимного устройства |
| Изменение скорости и времени выдержки | Изменяет характеристики статического и динамического трения | Автоматизируйте перемещение или используйте контролируемую процедуру |
| Температура | Изменяет свойства смазочных материалов и фрикционных материалов | Подготовьте образец и зафиксируйте температуру |
| Отбор и фильтрация данных | Не учитывает пики или создает искусственную гладкость | Настройте параметры сбора и обработки данных |
| Техника работы оператора | Изменения направления, скорости, нуля и выбранного пика | Используйте инструкции, пройдите обучение или воспользуйтесь автоматизированным стендом |
Результат не должен содержать больше знаков после запятой, чем позволяют измерительный прибор, приспособление, геометрия и метод измерения. Пределы допуска на продукцию должны учитывать реальные возможности измерения, а не только желаемый допуск на изделие.
Если допуск по крутящему моменту близок к ожидаемой погрешности измерения, необходимо усовершенствовать приспособление и методику перед ужесточением предельных значений для изделия. В противном случае, в зависимости от настроек, исправные петли могут быть отбракованы, а бракованные — пропущены.
Устранение неполадок при проверке момента затяжки петель
| Тестовая задача | Вероятная причина | Корректирующие меры |
|---|---|---|
| Пик отрыва меняется при каждой развертке | Неравномерность зазора, смещение креплений, пенаты все еще прирабатываются или отклонения от нуля | Контроль времени выдержки, проверка адаптеров, предварительная подготовка и повторная обнуление |
| Крутящий момент увеличивается вблизи одного из пределов хода | Контакт с зажимным устройством, натяжение кабеля, зацепление упора или погрешность оси | Проверить область перемещения и исключить область остановки |
| Результат на открытии стабилен, но на закрытии наблюдается волатильность | Обратный ход, удар при возврате, гистерезис троса или поведение одностороннего механизма | Определить порядок отвода и проверить обратный путь нагрузки |
| Два оператора возвращают разные значения | Не совпадают значения скорости, угла приложения силы, пикового значения или положения рычага, указанные в руководстве | Используйте направляющие, автоматическое перемещение и зафиксированное положение окна данных |
| Результаты, полученные с помощью датчика и рычага, не совпадают | Неправильные значения радиуса, угла приложения силы, тарировки датчика или иные условия испытаний | Согласовать геометрию, единицы измерения, направление, скорость, время выдержки и состояние образца |
| Установленный узел обладает гораздо большей жесткостью | Деформация кронштейна, непараллельность осей, предварительное натяжение крепежа, уплотнение, кабель или скручивание панели | Разделить участников, отвечающих только за шарниры, и участников, отвечающих за сборку |
| Рассчитанный требуемый крутящий момент соответствует, но панель смещается | Измеряемый показатель не соответствует статическому удерживающему моменту, либо геометрия нагрузки неверна | Проверить расчёт требований и провести тест на удержание в соответствии с установленными требованиями |
| После регулировки крутящий момент снижается | Настройка не зафиксирована, предварительная нагрузка стабилизировалась или механизм был отрегулирован с нарушением инструкций | Следуйте инструкциям по настройке и повторной проверке, предусмотренным для конкретной модели |
При устранении неисправностей в процессе измерения следует изменять по одной переменной за раз. Замена шарнира до проверки приспособления может скрыть проблему настройки и привести к противоречивым выводам при анализе различных образцов.
Разделение определения технических характеристик и проверок крутящего момента в производственных условиях
Инженерные испытания должны выявить все особенности поведения, необходимые для утверждения проекта. Производственные испытания должны позволять быстро выявлять недопустимые отклонения без повторного выполнения всех этапов определения характеристик.
| Уровень тестирования | Типичные результаты | Обязательный элемент управления |
|---|---|---|
| Техническая характеристика | Полные кривые открытия и закрытия, отрыв, скользящие окна, угловые отклонения, сравнение температур или состояний | Контролируемая установка, отслеживаемые исходные данные, четко определенные этапы обработки и полная документация по образцу |
| Утверждение образца | Утвержденные показатели для шарниров, предназначенных для серийного производства, и готовой сборки | Версия чертежа, партия поставщика, версия приспособления, допустимые отклонения и соотнесение с областью применения |
| Производственный скрининг | Выбранная точка крутящего момента, угловое окно или результат «прошел/не прошел» | Подтвержденная согласованность с инженерным методом, инструкциями для операторов, проверками измерительных приборов и планом действий в чрезвычайных ситуациях |
Не следует приравнивать удобную производственную проверку усилие на рукоятке к инженерному определению, если не установлена связь с крутящим моментом шарнира. Быстрая проверка имеет ценность только в том случае, если она позволяет выявить те же функциональные проблемы, что и утвержденный метод.
В случае регулируемого шарнира измерение утвержденного положения не заменяет процедуру изменения и фиксации этого положения. Воспользуйтесь отдельным руководством по Как отрегулировать шарнир с торсионным механизмом когда результат измерения требует корректировки.
Пример применения композитных материалов: крышка отсека для приборов
Пример из области инженерии: Это составной инженерный сценарий, созданный для объяснения логики измерений. Он не является документацией по проекту заказчика или заявлением о результатах испытаний продукции.
Производитель оригинального оборудования (OEM) получает два образца шарниров с крутящим моментом, имеющих одинаковые номинальные характеристики. Оба образца удерживают небольшую крышку доступа к приборам, однако один из них работает плавно, а другой сначала застревает, прежде чем сдвинуться. В первом испытании используется ручной динамометр, приложенный к краю крышки, и фиксируется только максимальное усилие. Результаты варьируются, поскольку оператор изменяет угол и скорость тяги, а центр тяжести крышки создает изменяющийся момент.
В ходе инженерных испытаний вопросы рассматриваются по отдельности. Сначала измеряется только шарнир с помощью соосного датчика крутящего момента. Данный метод определяет направление открытия и закрытия, начальный угол, время выдержки, скорость, предварительную подготовку и центральный диапазон рабочего крутящего момента. Кривая показывает, что оба образца имеют схожий рабочий крутящий момент, но у одного из них пиковый момент разблокировки выше.
Затем в сборе крышка проходит испытания с использованием датчика силы с фиксированным перпендикулярным рычагом. Это второе испытание учитывает влияние силы тяжести, тросов, жесткости кронштейна и точки соприкосновения с пользователем. Более плавный ход шарнира обеспечивает оптимальные тактильные ощущения при эксплуатации без снижения требуемой удерживающей способности.
Утвержденный чертеж не опирается на одно номинальное значение. В нем определены отдельные пределы разрыва и рабочие пределы, направление, диапазон углов, температура, а также ссылка на испытательное приспособление. В производстве используется упрощенная коррелированная проверка, тогда как полный метод «крутящий момент-угол» остается эталоном для инженерных расчетов.
Используйте метод с одинаковым усилием затяжки до и после циклических испытаний
Сохранение крутящего момента имеет смысл только в том случае, если при измерениях «до» и «после» используются одинаковые условия испытания образца, направление, диапазон углов, скорость, время выдержки, температура, приспособление, окно данных и правила обработки данных. Изменение метода может выглядеть как ухудшение характеристик изделия или скрыть реальное ухудшение.
В данной статье не определены требуемое количество циклов или допустимое изменение крутящего момента. Эти решения принимаются Руководство по ресурсу шарнира и сохранению крутящего момента. Разработанный в данной работе метод измерения должен быть указан в этом плане испытаний на ресурс.
Если измерение характеристик шарнира проводится в горячем состоянии сразу после циклов быстрых переходов, необходимо зафиксировать эти данные отдельно от результатов, полученных при стабилизированной комнатной температуре. Оба показателя могут иметь значение, но они дают ответы на разные вопросы.
Контрольный список для измерения момента затяжки шарниров
ИЗМЕРЕНИЕ МОМЕНТА КРУЧЕНИЯ ШАРНИРА — ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬНЫЙ СПИСОК
------------------------------------------------
ЦЕЛЬ ИЗМЕРЕНИЯ
[ ] Определены требуемые показатели: удерживающий / отрывной / рабочий / при открытии / при закрытии
[ ] Четко указано, относятся ли результаты к самому шарниру или к полной сборке
[ ] Утверждены определения пикового, среднего, медианного значений, диапазона или дрейфа
[ ] Расчет требуемого крутящего момента ведется отдельно от измеренных показателей
ОБРАЗЕЦ
[ ] Зарегистрированы модель, версия, партия, отделка и состояние регулировки шарнира
[ ] Указано: отдельный шарнир, спаренная пара или полная сборка
[ ] Зарегистрированы крепежные элементы, кронштейны, панель, кабели, уплотнения и внешняя нагрузка
[ ] Контролируются смазка, очистка и предварительная подготовка
ПРИБОРЫ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
[ ] Диапазон датчика крутящего момента или динамометра соответствует требованиям
[ ] Проверены калибровка и состояние нулевой отметки
[ ] Оси шарнира и датчика выровнены
[ ] Неподвижная сторона является жесткой, а подвижная сторона не может проскальзывать
[ ] Проверены трение, люфт и контакт приспособления
[ ] Определены рычаг и угол приложения силы, где это необходимо
[ ] Контролируются зоны перебега и механического упора
УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЙ
[ ] Определены ориентиры «открытие/закрытие» или «по часовой стрелке/против часовой стрелки»
[ ] Указаны начальный угол, конечный угол и окна измерения
[ ] Указана скорость
[ ] Указано время выдержки
[ ] Указаны условия предварительной подготовки
[ ] Указаны температура и условия выдержки
[ ] Указаны ориентация и направление силы тяжести
[ ] Указаны настройки дискретизации и фильтрации
ДАННЫЕ И ПРИЕМКА
[ ] Сохранена исходная кривая «крутящий момент — угол»
[ ] Указано определение момента отрыва
[ ] Указан диапазон рабочего крутящего момента
[ ] При необходимости указан метод статического удержания или дрейфа
[ ] Указаны единицы измерения, нулевой угол и соглашение о направлении
[ ] Открытие и закрытие указаны отдельно
[ ] Повторяемость и межэкземплярные отклонения указаны отдельно
[ ] Недопустимые пики и исключенные области задокументированы
[ ] Единицы измерения и преобразования проверены
[ ] Пределы приемлемости учитывают практические возможности измерения
[ ] Производственный отбор коррелирует с инженерной характеристикой
Часто задаваемые вопросы
Как проще всего измерить крутящий момент шарнира?
Используйте динамометр с известным перпендикулярным плечом рычага и рассчитайте крутящий момент как произведение силы на перпендикулярное расстояние. Этот метод подходит только в том случае, если контролируются направление силы, радиус, угол, скорость, зажимное устройство и состояние испытуемого образца.
В чём заключается разница между пусковым моментом и рабочим моментом?
Момент разгона — это пиковое значение момента, необходимое для начала движения после заданного периода покоя. Рабочий момент — это сопротивление после начала движения, оцениваемое в заданном угловом диапазоне и при заданной скорости.
Можно ли измерить момент затяжки петель, потянув за установленную панель?
Да, но этот результат отражает работу всей сборки в целом. Помимо шарнира, он может включать в себя влияние силы тяжести, кабелей, уплотнений, прогиба кронштейна, погрешности выравнивания и других факторов трения.
Почему результаты измерения момента затяжки при закручивании и откручивании различаются?
Разница может быть обусловлена односторонней конструкцией шарнира, силой тяжести, гистерезисом уплотнения, тросами, люфтом крепления, выравниванием, поведением смазочного материала или различиями в условиях испытаний. Произведите измерения и зафиксируйте результаты для обоих направлений отдельно.
Следует ли указывать крутящий момент шарнира в виде пикового или среднего значения?
Используйте единицы измерения, требуемые данной функцией. Момент отрыва обычно выражается в виде заданного начального пикового значения, тогда как рабочий крутящий момент может определяться как среднее, медиана или диапазон значений в пределах заданного углового интервала. В методе должно быть указано соответствующее определение.
Как сравнить результаты измерения крутящего момента, предоставленные двумя поставщиками?
Убедитесь, что для обоих значений используются одинаковые параметры: определение крутящего момента, направление, угловой диапазон, скорость, время выдержки, температура, предварительная подготовка, крепеж, обработка данных и конфигурация образца. Номинальные значения несопоставимы, если методы различаются.
Как следует измерять крутящий момент до и после циклических испытаний?
До и после цикла используйте одинаковые условия: приспособление, направление, диапазон углов, скорость, время выдержки, температуру, ориентацию образца, окно данных и правило обработки. Если это уместно, регистрируйте результаты в горячем состоянии и после стабилизации отдельно.
Резюме: Измерение кривой в заданных условиях
Верный ответ на Как измерить крутящий момент шарнира необходимо определить требуемый выходной сигнал, выбрать приспособление, которое не создает неконтролируемой нагрузки, и контролировать условия, влияющие на поведение трения. Зафиксируйте идентификационные данные шарнира, состояние сборки, направление, угол, скорость, время выдержки, предварительную подготовку, температуру, ориентацию, прибор, приспособление и правило обработки данных.
Для детального определения характеристик «крутящий момент — угол» используйте датчик прямого измерения крутящего момента или динамометр с регулируемым перпендикулярным рычагом для проведения соответствующих проверок. Разделяйте крутящий момент, измеряемый только на шарнире, и рабочий крутящий момент всей сборки, а данные о стартовом, рабочем, открывающем, закрывающем, удерживающем крутящем моменте и его колебаниях указывайте исключительно в соответствии с письменными определениями.
| Вам нужна экспертиза по измерению момента затяжки шарниров? | Информация о проекте |
|---|---|
| Инженерные решения | Пришлите чертеж шарнира, значения крутящего момента, предполагаемый диапазон, направление, угловое окно, скорость, время выдержки, температуру, конфигурацию образца, схему зажимного устройства и требуемые приемочные показатели. Свяжитесь с нашей командой инженеров → |