ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ДЛЯ СОЗДАНИЯ РЕВЕРСИВНОГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Полезная модель относится к машиностроительной технике и может быть использована в различных отраслях промышленности для создания реверсивного крутящего момента и передачи его на управляемый рабочий орган.
Известен гидравлический инструмент для сборки и разборки резьбовых соединений Гайковерт снабжен размещенным в гидроцилиндре и подпружиненным по оси обратным клапаном, предназначенным для обеспечения периодического сообщения поршневой и штоковой полостей, и запорным устройством, связанным посредством тяги со штоком и предназначенным для периодического взаимодействия с отверстием канала для отвода рабочей среды. При равенстве усилия, создаваемого давлением рабочей среды в полости, сопротивлению со стороны механизма для односторонней передачи крутящего момента шток начинает выдвигаться, вызывая затягивание гайки (патент RU №2060148).
Известен ключ, выполненный с минимальными радиальными размерами частей, накидываемых на рабочую гайку. Ключ состоит из корпуса в виде двух параллельных пластин, связанных стяжками, шарнирно закрепленного на концах пластины гидроцилиндра, гаечной головки, связанной через собачку со штоком гидроцилиндра, и шарнирно связанный с пластинами упор в виде рычага и втулки. Барабанная втулка расположена между пластинами и шарнирно связана с собачкой, которая в свою очередь шарнирно связана со штоком гидроцилиндра и входит в паз гаечной головки, расположенной в барабанной втулке. Гидроцилиндр также может содержать устройство для взвода ключа, состоящее из газовой полости и зарядного устройства (патент RU №2104146).
К недостаткам перечисленных устройств относится невозможность выполнения реверсивного вращения без переустановки, переналадки или переворачивания данных устройств.
Известно устройство для завинчивания или развинчивания резьбовых соединений при бурении и ремонте скважин. Ключ трубный гидравлический содержит разъемный корпус, вращательное зажимное устройство, расположенное в корпусе, гидромотор и траверсу. Предусмотрены стопорное устройство и система измерения крутящего момента. Вращательное зажимное устройство выполнено в виде зафиксированной между роликами разомкнутой шестерни с кольцевыми пазами на верхней и нижней ее полостях, при этом внутренняя ее поверхность расположена между двумя объединенными фланцами, верхним и нижним, с направляющими пазами, в которых предусмотрены сменные захватные головки с пружинами для их принудительного разведения. Верхний фланец связан с тормозным устройством, закрепленным на крышке вращательного зажимного устройства, при этом во вращательном зажимном устройстве для предотвращения осевого и радиального смещения шестерни относительно фланцев в пазах установлены, а на фланцах закреплены пальцы с роликами. Кроме того, в ключе трубном гидравлическом предусмотрены фиксатор на верхнем фланце с возможностью взаимодействия с упором на шестерне, пара симметрично расположенных шестерен, взаимодействующих с разомкнутой шестерней и шестерней гидромотора, створка и зацеп для обеспечения силового замыкания корпуса зажимного устройства, при этом фланцы имеют зев. В результате достигаются высокий крутящий момент, надежность захвата и фиксации труб всего диапазона диаметров без смены кулачков (патент RU №2164464).
К недостаткам данного устройства относится сложность конструкции, большие размеры и масса.
Известен инструмент, предназначенный для создания крутящих моментов при затягивании или ослаблении резьбовых соединений. Инструмент содержит вал для передачи крутящего момента. Вал имеет две концевые части,
одна из которых служит для взаимодействия с резьбовым соединением (рабочим органом). Передача валу крутящего момента осуществляется с помощью гидравлического привода и приводного элемента. Приводной элемент установлен с возможностью последовательного осевого перемещения в двух противоположных направлениях. В одном из вариантов реализации инструмента представлена возможность организации реверсивного вращения рабочего органа (патент RU №2140848).
Вышеуказанный инструмент является наиболее близким по технической сущности и поэтому выбран в качестве прототипа.
Недостатком данного инструмента является сложность конструкции в связи с необходимостью использования многочисленных зубчатых передач, сложных в изготовлении и требующих высокой точности при изготовлении.
Техническим результатом заявляемого гидромеханического привода является упрощение конструкции привода для передачи реверсивного крутящего момента на управляемый рабочий орган в результате применения готовых источников крутящего момента (в частности, промышленно изготавливаемых гидравлических гайковертов) и возможность изменения направления вращения рабочего органа в любой момент без каких-либо переустановок или дополнительных настроек, что особенно важно в труднодоступных местах с ограниченным доступом для человека или в местах с отсутствием данного доступа в результате организации и передачи соответствующим образом крутящего момента.
Указанный технический результат достигается тем, что в гидромеханическом приводе, состоящего из вала для передачи крутящего момента на рабочий управляемый орган, источника обеспечения осевого поступательного перемещения вала в двух направлениях, в частности, гидроцилиндра и приводного элемента, передающего крутящий момент на вал, предлагается приводной элемент выполнить в виде двух независимых частей, в частности, втулок приводных, в каждой из которых установить, по крайней мере, по одному подпружиненному элементу, обеспечивающему временную связь втулки
с валом. Приводной элемент оснастить источниками создания крутящего момента в виде двух гидравлических гайковертов, каждый из которых установить на соответствующую втулку приводную таким образом, чтобы создаваемые ими крутящие моменты были направлены в противоположные стороны. Вал выполнить, по крайней мере, с одним пазом для стыковки его с подпружиненным элементом, установленным во втулке приводной приводного элемента и одну его концевую часть соединить с источником осевого поступательного перемещения в двух направлениях относительно приводного элемента, в частности, с поршнем гидроцилиндра, другую концевую часть соединить с рабочим органом через переходной элемент. При этом гидроцилиндр выполнить таким образом, чтобы рабочий ход поршня соответствовал отрезку пути поступательного движения вала, достаточного для того, чтобы подпружиненный элемент одной из втулок приводной вошел в зацепление с пазом вала, а подпружиненный элемент другой соответственно вышел из этого паза, т.е. из зацепления, обеспечивая передачу крутящего момента то от одного, то от другого гайковерта и приводного элемента на вал и соответственно, на управляемый рабочий орган (реверсивное вращение). В результате данная организация и передача соответствующим образом крутящего момента дает возможность изменять направление вращения рабочего органа в любой момент без каких-либо переустановок или дополнительных настроек, что особенно важно в труднодоступных местах с ограниченным доступом для человека или в местах с отсутствием данного доступа. Применение готовых источников крутящего момента (в частности, промышленно изготавливаемых гидравлических гайковертов) позволяет упростить конструкцию привода для передачи реверсивного крутящего момента на управляемый рабочий орган без использования многочисленных, сложных в изготовлении зубчатых передач.
На фиг.1 схематично представлена конструкция заявляемого гидромеханического привода для создания реверсивного крутящего момента, предназначенного для управления рабочим органом.
На фиг.2 показано взаимное расположение гайковертов, установленных соответственно на двух независимых частях приводного элемента.
Частный случай реализации гидромеханического привода.
Гидромеханический привод состоит из вала 1 с двумя пазами (может быть выполнен, по крайней мере, один паз), переходного элемента 2, выполненного с местами сочленения для вала с одной стороны в виде квадрата и рабочего органа 14 с другой стороны в виде шестигранника (может быть выполнен любой необходимый элемент), приводного элемента, установленного на валу, состоящего из двух втулок приводных 3 и 4, с установленными в каждой из них двумя подпружиненными элементами 5 и 6 (может быть один подпружиненный элемент и соответственно один паз у вала или другое количество элементов при условии обеспечения требований прочности в процессе передачи крутящего момента, т.е. количество элементов напрямую зависит от величины крутящего момента) и двух гидравлических гайковертов 7 и 8, гидроцилиндра 10, направляющих пластин 11, между которыми установлен приводной элемент, стянутых шпильками 12 с гайками. Гидроцилиндр 10 зафиксирован от перемещений на пластине 13, закрепленной на тех же шпильках, что и приводной элемент. Гидроцилиндр 10 имеет поршень 9 и выполнен с двумя рабочими объемами, каждая из которых имеет элемент для приема рабочей жидкости. Два гайковерта 7 и 8 установлены отдельно, каждый на соответствующую втулку приводную 3 и 4, которые также не взаимосвязаны между собой, при этом создаваемые гайковертами крутящие моменты направлены в противоположные стороны. Вал 1, соединен с поршнем 9 гидроцилиндра 10 для осевого поступательного перемещения вала 1 в двух направлениях, в результате давления рабочей жидкости на поршень 9 гидроцилиндра 10 и его движения в том или ином направлении. Вал 1 соединен с поршнем 9 гидроцилиндра 10 с помощью гайки накидной и стопорного винта, с возможностью вращения относительно друг друга для исключения трения в уплотнительных кольцах, их износа и нарушения герметичности гидроцилиндра 10 при вращении вала 1 (т.е. вал вращается, а поршень
гидроцилиндра нет).
Гидромеханический привод работает следующим образом.
Крутящий момент на управляемый рабочий орган 14 передается от вала 1 через переходной элемент 2. Крутящие моменты, создаваемыми гайковертами 7 и 8, передаются через втулки приводные 3 и 4 соответственно на вал 1. Каждая из двух втулок приводных 3 и 4 содержит по два подпружиненных элемента 5 и 6 (может быть один при обеспечении требований прочности в процессе передачи крутящего момента или другое количество элементов) в виде шпонки, шарика или ином исполнении, которые входят в зацепление с валом 1, имеющим для данной связи два паза (количество пазов равно количеству подпружиненных элементов, установленных в одной втулке приводной). Для осевого поступательного движения вала 1 в том или ином направлении служит гидроцилиндр 10. Гайковерты 7 и 8 установлены на втулках приводных 3 и 4 таким образом, что при работе одного гайковерта вал вращается в одну сторону, а при работе другого гайковерта в противоположную сторону, т.е. выполнение условия реверсивного вращения вала 1 и соответственно управляемого рабочего органа 14.
Изначально гидромеханический привод собран таким образом, что одна пара подпружиненных элементов 5 одной из двух втулок приводных 3 находится в зацеплении с валом 1, т.е. подпружиненные элементы находятся в пазах вала. При создании давления в гидросистеме гайковерта 7, установленного на данной втулке приводной 3 будет передаваться крутящий момент от него на вал 1 и через переходной элемент 2 на рабочий орган 14. Для изменения направления вращения вала 1 и соответственно рабочего органа 14 необходимо создать давление рабочей жидкости в соответствующей полости гидроцилиндра 10 для перемещения поршня 9 гидроцилиндра и соответственно вала 1 поступательно из данного крайнего положения в другое крайнее положение. При этом та пара подпружиненных элементов 5, которая была в зацеплении, выйдет из пазов. Вал 1 переместится, и пазы встанут напротив другой пары подпружиненных элементов 6 втулки приводной 4. Вал 1 может
сразу не войти в зацепление с подпружиненными элементами 6 втулки приводной 4, т.к. в данный момент пазы вала 1 могут занимать промежуточное угловое положение, не совпадающее с положением данных подпружиненных элементов 6. Затем, при создании давления в гидросистеме соответствующего гайковерта 8, установленного на втулке приводной 4, он будет создавать крутящий момент в другом направлении, но данный крутящий момент на первоначальном этапе может не передаваться на вал 1, т.е. гайковерт может произвести одно или несколько срабатываний в холостую, до совмещения подпружиненных элементов 6 с пазами вала, образуя в результате необходимое зацепление. Затем, при дальнейшей работе гайковерта 8 вал 1 начнет вращаться в противоположную сторону, в результате управляемый рабочий орган 14 начнет вращаться в обратном направлении. При этом та пара подпружиненных элементов 5, которая вышла из зацепления, будет просто скользить по валу 1, в результате гайковерт 7, не участвующий в работе, будет оставаться в неподвижном положении. При необходимости снова сменить направление вращения вала 1 и рабочего органа надо создать давление рабочей жидкости в соответствующей полости гидроцилиндра 10, чтобы вал 1 вернулся в прежнее положение. Далее снова вступает в работу гайковерт 7 и подпружиненные элементы 5 втулки приводной 3, а гайковерт 8 перестает участвовать в работе и т.д. В результате обеспечивается управление рабочим органом и осуществляется передача на него реверсивного крутящего момента (реверсивное вращение).
Заявляемый гидромеханический привод позволяет более простым в изготовлении способом без использования многочисленных, сложных в изготовлении зубчатых передач управлять рабочим органом, передавать на него крутящий момент в том или ином направлении, т.е. вращать на любое необходимое число оборотов, или неполный оборот, меняя направление, когда это необходимо, без переустановки, переналадки, или любого другого вмешательства человека, что очень важно в труднодоступных для человека местах или в местах с отсутствием данного доступа.