Измерение крутящего момента шуруповерта

Вначале немного предыстории. Выбирая шуруповерт у каждого мало мальски подкованного пользователя непременно возникает вопрос о крутящем моменте, который он может обеспечить. На этом форуме этому вопросу посвещена чуть ли не половина тем, а единого мнения как не было так и нет... И связано это, видимо, с тем, что каждый производитель понимает под этим термином кто во что горазд. А каждый продавец инструмента тоже имеет на этот счет собственное мнение. В результате получается полная неразбериха. И если мягкий/жесткий момент еще можно найти в параметрах инструмента (Хотя кто что под этим понимает так и остается загадкой, поэтому сравнивать инструменты по этим параметрам совершенно не представляется возможным. Например, инструмент с меньшим мягким моментом почему-то, судя по описанию, может сверлить дырки большего диаметра или заворачивать более крупные саморезы (почему-то не упоминая при этом об их длине). Или отношение блокирующих моментов на 1-й/2-й скорости не соответствует отношению самих скоростей. Чудеса...), то сведения о диапазоне срабатывания муфты - тайна, покрытая мраком. Почему-то практически все производители инструмента (за исключением буквально двух-трех брендов) скрывают этот параметр как государственную тайну. Хотя, казалось бы, чего проще - померить и привести в каталоге? Меня этот вопрос интересовал в первую очередь, поскольку муфта ограничения момента - чуть ли не главная часть любого шуруповерта. По крайней мере, это то, что отличает его от обычной дрели. Короче говоря, я решил сам все проверить. Начал с поиска измерителей крутящего момента. Такие штуки довольно быстро нашлись, но я оказался не готов к их стоимости. Цены начинались от тысячи долларов... И тогда я решил сделать такой прибор самостоятельно. По идее, тут ведь ничего сложного. Что такое крутящий момент 1 Нм? Это момент, который создает сила в 1Н, приложенная к плечу длиной 1м. Если к концу плеча в 1м подвесить груз в 1кг, то получится момент 9,81Нм (поскольку сила тяжести =mg, а g=9,81Н/кг)). Если это плечо уменьшить в 9,81 раз, то 1кг как раз создаст момент 1Нм. Отсюда сразу получается схема прибора (см. фото). Делаем рычаг длиной 10,2см и цепляем его к обычному безмену. Я использовал электронный безмен с диапазоном до 20кг, ценой деления 0,01кг и точностью 0,02кг. Поскольку рычаг необходимой длины можно изготовить достаточно точно и легко соблюсти перпендикулярность рычага и оси безмена, то точность нашего прибора будет определяться фактически точностью безмена. Таким образом, у нас получился измеритель крутящего момента с диапазоном 0-20Нм и с точностью 0,02Нм. Не всякий промышленный образец может похвастаться такими параметрами :). К сожалению, измерить момент срабатывания муфты таким устройством получилось не очень хорошо. Когда муфта начинает срабатывать (трещать), то момент начинает "прыгать". А этому электронному безмену требуется время для установки показаний, т.е. он измеряет некое усредненное значение, а не максимальное, после которого срабатывает муфта. Тут нужен, по-видимому, какой-то механический (неинерционный) безмен с фиксацией максимального значения (ну, то есть, пиковый детектор). Зато статический момент это устройство измеряет весьма успешно. И тут меня результаты несколько (мягко говоря) удивили и озадачили. Сначала я попробовал измерить максимальный момент при пользовании простой отверткой, отверткой с пистолетной рукояткой и маленьким ключом с трещеткой (см. фото). Результаты получились следующие (и, надо сказать, вполне ожидаемые):

• простая отвертка 3Нм
• отвертка с пистолетной рукояткой 6Нм
• ключ с трещеткой 12Нм Причем старался я на самом деле изо всех сил. Меня удивили результаты шуруповертов в положении "сверление". Шпиндель намертво блокировался и измерялся статический блокирующий момент:
• Metabo PowerMax (1-я скорость, "сверление") 3,8Нм (при паспортных данных 15Нм!!!!!). Подумал, может аккумулятор дохлый. Поставил полностью заряженный, получилось 4,8Нм и этот момент падал на глазах из-за разряда батареи. При следующей попытке получились те же 3,8Нм.
• AEG BBS 14 KX Raptor (1-я скорость, "сверление") 18Нм (при статическом блокирующем моменте по паспорту 40Нм!!!!). И как же это прикажете понимать? Попробую еще со старой Метабой, привезу с дачи...

Даешь все шурики к OlegCh на измерения! Узнаем правду.

2 OlegCh в целом согласен.

Но есть пара дилетантских мыслей, если позволите.

OlegCh написал : если мягкий/жесткий момент еще можно найти в параметрах инструмента (Хотя кто что под этим понимает так и остается загадкой

Вроде, мягкий - это максимальный момент, срабатывания муфты, а жёсткий - это в режиме сверления (без муфты.)

OlegCh написал : сведения о диапазоне срабатывания муфты - тайна, покрытая мраком. Почему-то практически все производители инструмента (за исключением буквально двух-трех брендов) скрывают этот параметр как государственную тайну.

Наверное, разброс параметров слишком велик. Боятся опростоволоситься... Впрочем, судя по Вашим исследованиям, всё равно, это произошло с ними :(

P.S. Шикарный измерительный стенд! А отверстия в рейке - это чтоб диапазон измерений менять? :)

n-p-n написал : Вроде, мягкий - это максимальный момент, срабатывания муфты, а жёсткий - это в режиме сверления (без муфты.)

Да вот нет... Хотя это первое, что приходит в голову и выглядит вполне логично. Я тоже так поначалу думал. Но в результате многочисленных дискуссий на этом форуме я теперь понимаю это так. Жесткий момент - это когда в режиме сверления на 2-й скорости вы накручиваете гайку на болт (или вкручиваете болт в металлическую пластину). И вот когда гайка до конца накручена, то происходит резкий удар - шпиндель блокируется. Вот момент, возникающий при таком ударе и называется жестким моментом. Он зависит не только от мощности двигателя, но и от кинетической энергии вращающихся частей. Поэтому чем они массивнее и чем выше скорость вращения, тем жесткий момент выше. Поэтому применительно к шуруповерту он нам фактически ничего не говорит. Эта характеристика более применима для ударных гайковертов. Что касается мягкого момента, то тут все гораздо запутаннее. В каталогах обычно пишут, что это момент, возникающий при закручивании шурупа в мягкое дерево. Какого шурупа, в какое дерево - ни черта не понятно. Я для себя это понял так. Берем и вворачиваем какой-то шуруп в какое-то дерево в режиме "сверление". По мере вворачивания (если шуруп достаточно толстый и длинный) скорость вращения неизбежно падает. Мы берем какое-то значение скорости относительно скорости холостого хода, например 1/2 и когда скорость вращения снижается до этого порога измеряем крутящий момент. Это и будет мягкий момент. Он зависит только от характеристики двигатель-аккумулятор. Ничего более логичного мне в голову до сих пор не пришло. Но поскольку неизвестно кто какой порог снижения скорости использует (и так ли это вообще все на самом деле), то и сравнивать эти мягкие моменты у разных производителей тоже получается пустым делом. Единственный более-менее достоверный показатель - блокирующий момент, который можно измерить, когда шпиндель заблокирован намертво (как я и делал). Но и тут все не совсем понятно, поскольку расхождение с паспортными данными получается в разы. Кстати, пару слов в защиту моего Раптора. Сегодня с утра попробовал со свежим аккумулятором (не с только что заряженным, а который просто лежал в чемодане как запасной). Эксперимент, к сожалению, не удался, поскольку шпилька М6, которая являлась осью рычага, была сразу разорвана пополам. Придется делать новую :) Но все-таки у меня есть сомнения, что даже со свежим аккумулятором получилось бы значение 40Нм. Уж больно большая разница с 18Нм. Аккумулятор был, конечно, не совсем свежий, но не очень-то много я им и пользовался...

n-p-n написал : А отверстия в рейке - это чтоб диапазон измерений менять?

Да нет, просто такая рейка в хламе валялась (это вроде был ограничитель открывания окна), я ее и использовал...

P.S. Кстати, может быть не приводят данные на момент срабатывания муфты именно из-за трудности измерений. Когда муфта начинает трещать получается такая вибрация, что я думал вот-вот стол развалится... :)

2OlegCh
Не могли бы, вы пояснить, каким образом в вашем приборе реализована передача момента с шуруповерта на рейку, не совсем понятно. А так в целом очень интересно. Спасибо!

2GAA Слевой стороны рейки шестигранная бита или типа того, она в патрон и в рейку вставляется. На фотках хорошо видно. Идея неплохая.

GAA написал : Не могли бы, вы пояснить, каким образом в вашем приборе реализована передача момента с шуруповерта на рейку

В рейке просверлено отверстие и нарезана резьба М6. В отверстие вкручивается короткая шпилька М6. На шпильку с двух сторон накручены удлиненные гайки М6. За счет такой конструкции исключается прокручивание оси даже при больших приложенных моментах (последний раз шпилька просто лопнула).

понятно.

OlegCh написал : берем какое-то значение скорости относительно скорости холостого хода, например 1/2 и когда скорость вращения снижается до этого порога измеряем крутящий момент. Это и будет мягкий момент

неправдоподобно. Скорее уж, мягкий момент - это и есть момент при мягкой остановке самореза в древесине. То есть, не при упирании шляпки в поверхность, а, например, при вкручивании шуруповёртом самореза 10х100 в брус. У одного шуруповёрта он вкрутится на 50 мм (~30 Н*м), у другого на 80 (60 Н*м)

OlegCh написал : Единственный более-менее достоверный показатель - блокирующий момент, который можно измерить, когда шпиндель заблокирован намертво (как я и делал). Но и тут все не совсем понятно, поскольку расхождение с паспортными данными получается в разы.

Вот-вот. Но только, если принять Вашу гипотезу, то разры в разы ещё больше станет. Потому что при заявленном снижении скорости до 1/2 на 40 Н*м, инструмент «вообще помирает» уже на 18-ти. Наверное, всё же, мягкое блокирование.

n-p-n написал : Скорее уж, мягкий момент - это и есть момент при мягкой остановке самореза в древесине.

Была такая мысль. Но не сходится. Например, в катологах AEG и Милуоки приводятся как мягкий момент, так и "статический блокирующий момент" и они существенно друг от друга отличаются. А должны вроде бы совпадать, если принять Вашу гипотезу.

OlegCh написал : P.S. Кстати, может быть не приводят данные на момент срабатывания муфты именно из-за трудности измерений. Когда муфта начинает трещать получается такая вибрация, что я думал вот-вот стол развалится...

Спасибо -весьма любопытно, хоть меня эта тема не особо волновала -заинтересовался Касательно измерения- ну это легко сделать если есть тензодатчик и ацп в компе- пики можно легко поймать. Думаю, серьезный производитель может себе позволить. Датчики продаются любые -есть и со встроенным ацп -те на выходе код.Но денег стоят прилично. Кстати любопытно было бы динамометрические ключи проверить-не врут ли :)...

2 Solovushka или наоборот. Хорошим динамометрическим ключом поверить шуруповёрт ;)