Так само, як сили можуть викликати і впливати на лінійні рухи, моменти обертання можуть ініціювати, посилювати або зменшувати обертальні рухи.
Момент обертання виникає, коли сили діють на обертальне тіло на відстані від точки обертання. Якщо сили діють безпосередньо на точку обертання, момент обертання не генерується.
Величина моменту обертання визначається як сила, помножена на відстань цієї сили до точки обертання. Це означає, що момент, що діє на точку обертання, можна збільшити, збільшивши або силу, або її відстань до точки обертання.
Момент обертання = сила * відстань
M = F * s
Якщо діють кілька сил, вони додаються векторно, тобто з урахуванням величини та напрямку. Це можна легко перевірити на гойдалці на дитячому майданчику. Якщо обидві сторони гойдалки навантажені нерівномірно, щоб компенсувати це, можна додатково навантажити сторону з меншою вагою або ж більшу вагу підсунути ближче до точки обертання. Як тільки моменти обертання рівні, гойдалка буде в балансі. Підйом та опускання можуть бути спричинені невеликими зміщеннями ваги, такими як просте згинання вперед і назад.
Моменти обертання відіграють важливу роль при затягуванні гвинтів. Для безпечних з’єднань гвинтів визначають моменти обертання, які повинні бути досягнуті при затягуванні гвинтів або гайок залежно від типу гвинта та типу з’єднання. Наприклад, при зміні шин на автомобілі колісні гайки повинні бути затягнуті з моментом, що відповідає визначеному моменту обертання для відповідних коліс. Занадто великий, але й занадто малий момент затягування може призвести до ослаблення коліс під час руху. Також монтаж інших компонентів на транспортних засобах завжди має виконуватися з заданим моментом обертання. Для цього можна використовувати гайковерти або ударні гайковерти, де можна налаштувати потрібний момент обертання. Ці інструменти з можливістю налаштування в певному сенсі також є торсіометрами, але вони не відображають виміряні значення, а подають сигнал, коли досягається задане значення моменту обертання. Для того, щоб перевірити правильність роботи таких інструментів, їх можна протестувати за допомогою іншого приладу для вимірювання моменту обертання.
Області застосування торсіометрів
Моменти обертання є важливою вимірювальною величиною для багатьох компонентів, які приводяться в обертальний рух за планом або піддаються крученням через статичні або динамічні навантаження. Це стосується як машинобудування та автомобілебудування, так і будівельної та енергетичної промисловості.
Торсіометр у застосуванні на гаражі. Торсіометр для з’єднань гвинтів
Для багатьох з’єднань гвинтів передбачено моменти затягування, з якими гвинти або гайки повинні бути затягнуті під час монтажу. Це стосується не лише з’єднань обертових частин, а й, наприклад, фіксації високопрочних з’єднань у сталевих конструкціях. Такі з’єднання часто виконуються з використанням інструментів, які подають акустичний і тактильний сигнали, коли досягається заданий момент. Ці інструменти можна калібрувати за допомогою іншого приладу для вимірювання моменту обертання.
Прилад для вимірювання моменту в моніторингу виробництва
У виробничому моніторингу торсіометри можна використовувати не лише для контролю та моніторингу процесів затягування гвинтів, а й, наприклад, для визначення в’язкості матеріалів. Чим товщий матеріал, тим вища його в’язкість і тим більший момент, який необхідно прикласти для перемішування матеріалу.
Торсіометри в динамометрах
Моменти обертання часто вимірюються і оцінюються під час розробки, а також під час подальших перевірок двигунів, приводних валів, трансмісій та гальм для підвищення механічної потужності та поліпшення ефективності.
Торсіометри для калібрувальних завдань
Ударні гайковерти, моментні гайковерти та інші інструменти, що прикладають момент обертання до компонентів, можуть регулярно перевірятися за допомогою торсіометра для забезпечення правильного затягування з’єднань.
Торсіометр для кришок
З одного боку, момент затягування з кришками на контейнерах застосовується для запобігання витіканню або псуванню вмісту. З іншого боку, різьба не повинна бути пошкоджена, а кришка не повинна бути занадто важкою для відкручування.
Критерії вибору приладу для вимірювання моменту обертання
Конструкція приладу для вимірювання моменту обертання
Торсіометри доступні у вигляді портативних пристроїв для мобільного використання, настільних пристроїв або для стаціонарного встановлення на стендах для тестування чи виробничих лініях. Датчик для вимірювання може бути вбудований у дисплей або підключатися як зовнішній датчик через кабель до дисплея і контрольного пристрою. Торсіометри з зовнішнім датчиком також дозволяють вимірювання в місцях, які важко досяжні.
Вимірювальний діапазон, захист від перевантаження та роздільна здатність торсіометра
Вимірювальний діапазон завжди слід обирати відповідно до моментів обертання, які необхідно виміряти. Якщо прикладений момент обертання перевищує вимірювальний діапазон, значення більше не можна буде правильно виміряти, а датчик може бути пошкоджений при надмірному навантаженні. Деякі торсіометри мають захист від перевантаження до 50 відсотків від максимального моменту. Це означає, що торсіометр з вимірювальним діапазоном 100 Нм може вимірювати моменти до 100 Нм і витримати навантаження понад 100 Нм до 150 Нм без пошкоджень. Якщо прилад з дуже великим вимірювальним діапазоном використовувати для малих моментів, можливі відображувані значення будуть менш детальними, ніж у приладі з меншим діапазоном.
Точність вимірювання в торсіометрі
Для оцінки точності вимірювання важливо звертати увагу, чи вказані значення в процентах відносяться до виміряного значення чи до вимірювального діапазону. Вимірювальна невизначеність 0,5 відсотка вимірювального діапазону при 10 Нм означає можливе відхилення 0,05 Нм. Для датчика з максимальним навантаженням 100 Нм це буде відхилення в 10 разів більше — 0,5 Нм.
Частота вимірювання
Частота вимірювання вказує, скільки значень можна зафіксувати за певний час. Невеликий торсіометр не дає можливості вибору частоти вимірювання. Прилади, які використовуються для детального запису кривої моменту, наприклад, в двигунах, можуть бути налаштовані на частоту вимірювань до 1,000 вимірів за секунду, якщо це необхідно.
Зберігання виміряних значень та інтерфейси торсіометра
У деяких застосуваннях торсіометр повинен використовуватися для запису великої кількості значень за короткий час, які будуть потрібні для подальшої оцінки. Оцінка стає зручнішою, якщо торсіометр має велику внутрішню пам’ять та інтерфейс для передачі даних, наприклад, RS-232 або USB. Деякі пристрої також пропонують можливість зберігання на знімних носіях, таких як MicroSD карти. Торсіометри також можуть бути оснащені виходом для сигналу тривоги.
Програмне забезпечення для оцінки торсіометрів
Зберігання та оцінка виміряних значень можуть бути спрощені за допомогою програмного забезпечення, яке імпортує значення, записані торсіометром. Деякі торсіометри постачаються з програмним забезпеченням для оцінки в комплекті. Після того, як виміряні значення передано в це програмне забезпечення, відповідні значення можуть бути знайдені на графічному зображенні кривої моменту швидше, ніж з таблиць. Зазначені нижні та верхні межі відображаються на діаграмі як горизонтальні лінії різного кольору, щоб їх можна було легко побачити, коли вони перевищують або знижуються.