ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ КЛЮЧ

Полезная модель относится к ручному инструменту для тарированной затяжки резьбовых соединений и может быть использована в любой отрасли машиностроения.
Известны устройства для тарированной затяжки резьбовых соединений - динамометрические ключи, которые определяют угол поворота или перемещение упругого элемента и предназначены для ручной сборки резьбовых соединений.
Известны торцовые динамометрические ключи для затяжки резьбовых соединений по углу поворота [Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые соединения. М.: Машиностроение, 1973. - 230 с.].
Недостатками известных устройств являются сложность вычисления податливости стягиваемых деталей, определение начального угла поворота, при котором полностью выбираются зазоры в соединении, делает этот метод малоэффективным. Кроме того, усилия затяжки по углу поворота гайки непригоден для соединений с короткими болтами, так как расчетный угол поворота гайки невелик и погрешности метода сказываются в наибольшей степени.
Известен динамометрический ключ для тарированной затяжки резьбовых соединений, содержащий головку ключа, упругий элемент, индикатор, ненагруженный стержень [Иосилевич Г.Б. и др. Затяжка и стопорение резьбовых соединений. Справочник. М.: Машиностроение, 1985. - 240 с.]. При затяжке гайки упругий элемент испытывает изгибную деформацию пропорционально приложенному усилию. Перемещение упругого элемента относительно неподвижной шкалы, установленной на ненагруженном стержне, определяет приложенный момент. Цену деления шкалы получают расчетным путем или при тарировании ключа мерными грузами. На рукоятке упругого элемента находится индикатор, у которого циферблат проградуирован величиной приложенного момента.
Известен динамометрический ключ для тарированной затяжки резьбовых соединений при воздействии ультразвуковых колебаний, содержащий головку ключа, упругий элемент, индикатор, ненагруженный стержень, пьезопреобразователи и волновод [Патент РФ №86522, Б.И. №27, 2009 г.]. Внутри корпуса размещены пьезопреобразователи, соединенные с генератором электрических импульсов, сообщающие при затяжке резьбы посредством волновода ультразвуковые колебания на боковые грани гайки.
Недостатком известного динамометрического ключа является воздействие ультразвука на боковые грани гайки в поперечном направлении перпендикулярно к оси болта.
Наиболее близким устройством того же назначения по совокупности признаков является динамометрический ключ для тарированной затяжки резьбовых соединений при воздействии ультразвуковых колебаний, содержащий головку ключа, упругий стержень, ненагруженный стержень, индикатор, пьезопреобразователи и волновод. [Патент РФ №98706, Б.И. №30, 2010 г.].
Недостаток известного динамометрического ключа заключается в том, что волновод, расположенный внутри металлического корпуса, охватывающий болт и контактирующий с торцем затягиваемой гайки, выполнен с возможностью продольного перемещения вдоль оси болта при затяжке резьбы под воздействием продольных ультразвуковых колебаний.
Анализ результатов исследований показал, что одним из факторов облегчающих затяжку резьбовых соединений, является воздействие продольных колебаний на стержень болта по его длине, поэтому для обеспечения высокого напряжения в стержне болта, требуются меньшее усилие, меньший момент по сравнению с затяжкой при торцевом контакте гайки с волноводом.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что внутри корпуса упругого элемента динамометрического ключа размещены пьезопреобразователи, соединенные с генератором, и сменный волновод, который сообщает продольные ультразвуковые колебания вдоль стержня болта и в целом на резьбовое соединение.
Технический результат - повышение производительности устройства, расширение функциональной его возможности, сохраняемости витков резьбы и в целом надежности работы резьбовых соединений.
Указанный технический результат полезной модели достигается тем, что в известном устройстве для затяжки резьбовых соединений содержится головка ключа, упругий элемент, индикатор, ненагруженный стержень, пьезопреобразователи и волновод. Особенность заключается в том, что внутри корпуса размещены пьезопреобразователи, соединенные с генератором, и сменный волновод, навинченный на болт, который сообщает ему продольные гармонические колебания при воздействии ультразвуковых колебаний, снижая при этом коэффициенты трения в резьбе и на торце гайки, обеспечивая с меньшим моментом высокую затяжку резьбы без задиров, заеданий и схватываний.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показан предлагаемый динамометрический ключ для затяжки резьбовых соединений, на фиг.2 - металлический корпус в сборе, на фиг.3 - сменная головка для затяжки гаек.
Динамометрический ключ состоит из металлического корпуса 1 цилиндрической формы, упругого стержня 2, рукоятки 3, ненагруженного стержня 4, приваренных к металлическому корпусу 1, и индикатора 5, который крепится к ненагруженному стержню 4 винтом 6.
Металлический корпус 1 содержит сменный волновод 7, пьезопреобразователи 8, гайку 9 с текстолитовой шайбой 10, стягивающие пьезопреобразователи 8, центрирующую пружину 11, крышку корпуса 12, которая имеет лыску под ключ для завинчивания резьбы, винт 13, поджимающий центрирующую пружину 11, текстолитовую прокладку 14, сменную головку 15 под гайку 16, болт 17.
Во избежание рассеяния ультразвуковой энергии через центрирующую пружину 11 предусмотрена текстолитовая прокладка 14.
Сменная головка 15 (фиг.3) динамометрического ключа охватывает гайку 16 и размещается в гнезде квадратной формы металлического корпуса 1.
Динамометрический ключ работает следующим образом.
Для затяжки гайки 16 подбираем сменный волновод 7 с соответствующей резьбой болта 17. Захватываем сменной головкой 15 гайку 16 и навинчиваем сменный волновод 7 совместно с гайкой 16 и металлическим корпусом 1 на резьбу болта 17. Затем от генератора подаются электрические импульсы, которые посредством пьезопреобразователей 8 преобразуются в ультразвуковые колебания и через сменный волновод 7 подаются на стержень болта 17. Сменный волновод 7, навинченный на стержень болта 17, под воздействием ультразвуковых колебаний вынуждает стержень болта 17 совершать продольные гармонические колебания. Ультразвуковые колебания, воздействуя на болт 17, наиболее эффективно снижают коэффициенты трения в резьбе и на торце гайки, обеспечивая с меньшим моментом высокую затяжку без задиров, заеданий и схватываний, обеспечивая высокое качество затяжки и надежность резьбового соединения
Для отвинчивания гайки или затяжки гайки с левой резьбой, динамометрический ключ может иметь сменный волновод с соответствующей резьбой, так как динамометрический ключ позволяет проводить затяжку резьбы как по часовой, так и против часовой стрелки.