Как сделать динамометр в домашних условиях

В инструкциях по техническому обслуживанию автомобилей, часто можно встретить таблицы с указанием крутящего момента для затяжки крепежа.

Особенно важно соблюдать значение на таких деталях, как впускной коллектор, головки блока цилиндров, шарниры подвески. Мастера станций техобслуживания используют специальные приспособления: динамометрические ключи.

Это дорогостоящий элемент: если он используется от случая к случаю, приобретение нецелесообразно. Поэтому многие автолюбители, обслуживающие автомобили самостоятельно, делают динамометрический ключ своими руками.

Совершенно бесплатно изготовить инструмент не получится: как минимум нужен фабричный ключ, а также прибор, фиксирующий крутящий момент.

Для чего нужен динамометрический ключ?

Определенный момент затяжки на сопрягаемых деталях нужен для равномерного прилегания плоскостей. Кроме того, если по контуру установлена прокладка, неравномерное усилие болтовых соединений может ее разрушить.

Динамометрический ключ позволяет затягивать болты с точностью до сотых долей миллиметра. Кроме того, часто требуется с высокой точностью выполнить динамометрическую затяжку посадочного места подшипника.

Производитель рассчитывает значения крутящего момента, исходя из типа материала и конструктивных особенностей узла. При создании автомобиля на заводе, весь крепеж затягивается согласно техническим условиям: как правило, эту работу выполняют сборочные роботы.

А при обслуживании, ремонте, замене деталей – нужное усилие обеспечивается ручным инструментом: динамометрическим ключом.

Главное его достоинство – возможность работать в широком диапазоне настройки. Вы просто устанавливаете предел срабатывания своими руками, или визуально контролируете стрелку динамометра.

То есть, универсальный динамометрический ключ не позволяет одинаково точно затягивать гайки с усилием 2 Н.м. и 100 Н.м.

Производители инструмента выпускают динамометрические ключи в нескольких диапазонах:

• самый популярный «размерчик»: 40 – 210 Н.м. Он позволяет выполнять большинство ремонтных работ на ходовой части автомобиля;
• точный динамометрический ключ (от 2 Н.м. до 50 Н.м.) предназначен для ремонта и обслуживания двигателя. Настройка карбюратора, затяжка свечей, сборка коленвала и шатунов. Работы по замене впускной или выпускной систем, также выполняются динамометрическим ключом малого диапазона;
• предел затяжки от 200 Н.м. и выше предназначен для силовых элементов мощных конструкций. Применительно к автомобилям – пожалуй, лишь ступичные гайки.

Как устроен динамометрический ключ для автомобиля?

Существуют два конструктивных решения: ограничение крутящего момента, и визуальный контроль процесса. Рассмотрим каждое из них детально.

Так называемая трещотка

Внешне мало чем отличается от обычного рычага с трещоткой под торцовые головки. Собственно, это она и есть.

Просто храповой механизм с регулируемой силой срабатывания, превратил обычную рукоятку в динамометрический ключ. Секрет именно в конструкции храповика. Он позволяет шестерне прокручиваться в любую сторону.

По направлению возврата, когда вы отводите рукоять для следующего оборота головки, усилие минимально. А вот в рабочем направлении, где применяется усилие, зуб храповика соскакивает с шестерни при достижении заданного значения.

В рукоятке хвостовика, расположена вращающаяся насадка. Она регулирует натяжение пружины храпового механизма.

Как работает система?

При достижении выставленного значения момента, шестерня трещотки начинает проскакивать. Рукоять проворачивается с характерным звуком, а гайка не закручивается.

Динамометрический ключ с трещоткой является полуавтоматическим. Он дает возможность затягивать гайки, не опасаясь их перетянуть.

Измерительная шкала

Динамометрический ключ не имеет механизма ограничения крутящего момента, но к поворотному механизму подсоединен стрелочный либо цифровой динамометр. Когда к рукоятке прилагается усилие, стрелка отклоняется, и можно фиксировать значение приложенной силы.

Принцип работы достаточно прост: стрелка сохраняет неизменное положение относительно головки ключа, а рукоятка изгибается, как пружинный торсион. В результате шкала смещается по отношению к кончику стрелки пропорционально приложенному усилию.

Недостаток данной модели – нет автоматического ограничителя. Вы просто контролируете усилие, которое прилагается к рукоятке. Это позволяет произвести более точное измерение (в отличие от трещотки, которая работает дискретно), но есть вероятность механической ошибки при дозировании усилия.

Самодельный динамометрический ключ на базе трещотки сделать сложно, технология требует наличия металлообрабатывающих станков и прецизионной калибровки. А вот инструмент с динамометром вполне по силам домашнему мастеру.

Варианты самодельных динамометрических ключей

Для начала вспомним школьный курс физики. Измерение крутящего момента производится в ньютонах на метр. Не вдаваясь в формулы, практически это означает: 10 Н.м. – равно усилию в 1 кг, приложенному к рычагу длиной 1 метр.

То есть, если отмерить от центра головки накидного ключа 1 метр, и закрепить в этой точке динамометр, можно с высокой степенью точности измерить крутящий момент затягивания гайки.

Этот метод далеко не нов: владельцы автомобилей ВАЗ и УАЗ, при ремонте редуктора заднего моста, пользовались методичкой, разработанной еще при СССР.

Гайка хвостовика, которая сжимала обоймы конических подшипников, затягивалась со строго дозированным усилием. Момент контролировался с помощью домашнего динамометра, а при его отсутствии – «точный» измерительный прибор делался из безмена.

По сути, это и есть прообраз самодельного динамометрического ключа. Только в качестве рычага используется фланец полуоси.

Как сделать динамометрический ключ своими руками, чтобы им было удобно пользоваться?

Метровая рукоятка ключа – не самый практичный вариант. Воспользуемся правилом расчета силы в зависимости от длины рычага. Формулы изучать нет смысла, величины рассчитываются в пропорциях.

Чем короче рычаг, тем большее усилие необходимо приложить (при сохранении величины крутящего момента):

• рычаг 1 м, крутящий момент 10 Н.м., усилие 1 кг;
• рычаг 0,5 м, крутящий момент 10 Н.м., усилие 2 кг;
• рычаг 33 см (уже удобно работать), крутящий момент 10 Н.м., усилие 3 кг.

Для изготовления понадобятся:

• рукоятка для работы с торцевыми головками под квадрат (для большей универсальности – с удлинителем).
• хомут для фиксации точки измерения силы.
• измерительное устройство: можно использовать обычные весы типа «безмен» или «кантор». Оптимальный диапазон измерений от 100 грамм до 50 кг.

Отмерив от центра вращения необходимую длину, закрепляем хомут на рычаге.

Устройство готово за 15 минут. Можно наметить несколько точек установки хомута, в зависимости от измеряемого момента.

Если не хочется делать своими руками отдельный инструмент – воспользуйтесь стандартным набором ключей (с одной стороны рожковый, с другой – накидной). Принцип действия такой же точно.

Для каждого ключа (поскольку они разной длины), заранее составляем таблицу расчета. Можно воспользоваться готовым приложением для смартфона:

Вводим полученные данные (длина рычага, показания кантора), и видим готовый результат в ньютонах на метр.

Затягиваем болт самодельным динамометрическим ключом – видео

Вывод:
Имея на руках безмен стоимостью 300 – 500 руб. (он есть практически в каждом доме), можно сэкономить на покупке фабричного динамометрического ключа: цена порядка 2000 – 3000 рублей.

Уже много-много лет человеку приходиться что-то считать и измерять. В следствии это привело к разработке множества разных приборов, которые ныне помогают нам высчитать длину, высоту, расстояние, вес, и т.д. Динамометр – прибор, который измеряет силу. Сегодня, мы разберемся, как сделать такой прибор вручную.

Как сделать точный динамометр своими руками?

По закону Гука, удлинение пружины на динамометре будет пропорциональным силе, поэтому отметки на приборе можно расставлять равномерно.

Сайт о жизни студентов во всех ее проявлениях

Динамометр — отличный прибор. Современная промышленность выпускает какие угодно модификации. С разными единицами измерения — шкала градуируется в килограммах, например. Существуют пределы измерения от минимального до очень большого, исчисляемого десятками тонн. Однако, давайте посмотрим, как сделать динамометр своими руками. Простой и точный.

Основа физического процесса

Чтобы понять, как сделать динамометр, стоит остановиться на принципе его работы. В основе лежит третий закон Ньютона, который гласит, грубо, что на каждое действие есть равное противодействие. Поэтому простейший динамометр будет состоять из рабочего элемента, который деформируется при воздействии нагрузки. И шкалы, которая может быть проградуирована в любых единицах и служить методом визуального определения приложенной силы.

Конструктивное исполнение

Пока отвлечемся от основного рабочего элемента и посмотрим на детали прибора.

• Нам понадобится точка приложения силы. В самом простом случае — металлический крюк небольшого размера. Можно изготовить из канцелярской скрепки.
• Чтобы было удобнее, не будем крепить крюк на рабочий элемент. Нам нужен передатчик. Нерастяжимая прочная нитка — подойдет. Закрепляем на нее крюк.
• Шкала. Ее будем размечать самостоятельно, поэтому ограничимся полоской бумаги.
• Понадобится какая-то основа, на которой будет закреплен рабочий элемент и поместится участок со шкалой. Здесь никто не ограничен в фантазии, можно использовать что угодно.

Когда есть все детали, можно переходить к выбору основного рабочего тела и решать, как сделать динамометр лучшим образом.

Рабочий элемент

1. «Авиационная» резинка.

Такой простой способ вполне подойдет, если нужен динамометр для измерения небольших усилий. Резинка такого типа хорошо растягивается и что самое главное — очень линейно. Чтобы понять, как сделать такой динамометр, представьте дощечку. На верхней части закреплен конец резинки. Внизу — полоска для шкалы. Длина резинки рассчитывается так, чтобы ее растяжение было удобно фиксировать в пределах выделенного пространства.

2. Пружина.

Выбор зависит от силы, которую необходимо будет мерять. Основное требование — пружина должна растягиваться на большую длину. Конструкция динамометра будет аналогичной той, которую придумали для резинки. Если нужен большой диапазон силы, можно снять пружину с кровати или дверную. С последней работать проще — она длинная и можно «откусить» сколько нужно, формируя предел измерения.

Градуировка прибора

Вопрос «как сделать динамометр» в конструктивном плане более-менее ясен. Теперь нужно сделать так, чтобы «это показывало», то есть обеспечить правильную разметку шкалы. Для этого понадобится несколько грузов разной массы, естественно, известной. Они просто последовательно подвешиваются на крюк и степень растяжения рабочего элемента отмечается на шкале.

Если динамометр использовать как безмен, этого хватит. Измеряем линейкой, сколько миллиметров шкалы приходится на один грамм или килограмм и размечаем.

Для того чтобы динамометр измерял то, для чего предназначен — с помощью калькулятора для каждого грузика считаем силу, умножая его массу на ускорение свободного падения. После этого градуируем шкалу, как написано выше для измерения массы. Все, работа окончена.

Заключение

Мы рассмотрели самый простой способ. Для тех, кто хочет узнать, как сделать динамометр с круглой шкалой, можем дать совет. В качестве рабочего тела используйте полоску закаленной стали или пластиковую линейку, которая гнется и уверенно возвращается в исходное положение. Закрепив один конец и подвешивая груз на другой — можно градуировать дугу отклонения и получить динамометр с круглой шкалой. Все просто, сделать прибор для измерения силы несложно и своими руками.

Школьный эксперимент — видео