УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГАЙКОВЕРТ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к ручным переносным инструментам с силовым приводом, предназначенным для сборки и разборки резьбовых соединений, охваченных коррозией или расположенных в труднодоступных местах, а также может быть использована для механизации монтажных и механосборочных работ в различных отраслях промышленности.
Известен отвинчивающий инструмент с источником ультразвуковых колебаний [1], снабженный устройством, которое сообщает инструменту ультразвуковые колебания с частотой 20...60 кГц и амплитудой 0,005...0,1 мм. Устройство может быть вмонтировано в инструмент или присоединено к нему. Источником ультразвуковых колебаний может являться, например, пакет никелевых пластин, которые приводятся в колебания под действием токов высокой частоты.
Недостатком данного устройства является недостаточно высокая эффективность вследствие одноосного действия ультразвуковых колебаний.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является устройство для разборки резьбовых соединений [2], содержащее корпус с рукояткой, размещенный между ними виброизолятор, размещенный в корпусе пьезокерамический преобразователь, наконечник, торсион, связанный с пьезокерамическим преобразователем, размещенным внутри торсиона и обращенным к резьбовому соединению стержнем, представляющим собой концентратор колебаний, наконечник связан со свободным концом торсиона, а пьезокерамический преобразователь выполнен в виде пакета кольцеобразных элементов.
Недостатком описанного устройства является недостаточно высокая эффективность работы вследствие того, что для разборки резьбового соединения используется только половина ультразвуковой энергии, генерируемой пьезокерамическим преобразователем, вторая ее половина
рассеивается в корпусе и в процессе разборки резьбового соединения не участвует.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы за счет более полного использования ультразвуковой энергии.
Технический результат достигается тем, что в ультразвуковом гайковерте, содержащем корпус с рукояткой, размещенный между ними виброизолятор, размещенный в корпусе пьезокерамический преобразователь, выполненный в виде пакета кольцеобразных элементов, стержень, представляющий собой концентратор колебаний, торсион и наконечник, связанный с его свободным торцом, торсион закреплен на корпусе.
В качестве отличительного признака в заявляемом устройстве использовано закрепление торсиона на корпусе. Этот отличительный признак для достижения поставленной задачи, а именно - повышения эффективности работы за счет более полного использования ультразвуковой энергии, в других устройствах, известных авторам не использовался, что подтверждает соответствие заявляемого устройства критерию изобретения "новизна".
На фиг.1 представлен ультразвуковой гайковерт в разрезе, на фиг.2 - разрез по А-А.
Ультразвуковой гайковерт содержит пакетный пьезокерамический преобразователь 1, зажатый при помощи шпильки 2 между стержнем-концентратором 3 и корпусом 4 с обоймой 5, снабженной квадратом 6 для фиксации рукоятки (на чертеже не показана). Для снижения уровня передаваемых на обойму 5 и рукоятку колебаний между торцом корпуса 4 и обоймы 5 размещена виброизолирующая шайба 7. Наружная боковая поверхность верхней части корпуса 4, а также внутренняя стенка обоймы 5 имеют форму многогранника. Нижняя часть корпуса 4 выполнена в виде торсиона 8, представляющего собой стакан с наклонными пазами 9 на его образующей. Рабочий торец стержня-концентратора 3 взаимодействует с болтом 10, на гайку 11 которого надет наконечник 12, внутренними гранями сопряженный с нижней частью торсиона 8.
Ультразвуковой гайковерт работает следующим обрезом. При подаче с генератора (на чертеже не показан) напряжения синусоидальной формы и резонансной частоты на обкладки пакетного пьезокерамического преобразователя 1, он, изменяя вследствие обратного пьезоэффекта свои геометрические размеры, возбуждает механические колебания стержня-концентратора 3, корпуса 4 и наконечника 12. При этом стержень-концентратор 3 возбуждается одним торцом пакетного пьезокерамического преобразователя 1, а корпус 4 и наконечник 12 - вторым его торцом. Будучи поджатым к торцу болта 10, стержень-концентратор 1 обеспечивает на него продольное вибрационное воздействие. Продольные колебания второго торца пакетного пьезокерамического преобразователя 1 передаются в виде волны деформаций на корпус 4. Вследствие того, что коэффициент отражения ультразвуковой энергии при переходе из среды в среду пропорционален разности плотностей этих сред, на границе корпус 4 - виброизолирующая шайба 7 происходит почти полное отражение ультразвуковой энергии от верхнего торца корпуса 4. В результате осуществляется возбуждение колебаний нижней части корпуса 4 и торсиона 8, наклонные пазы 9 которого обеспечивают крутильные колебания нижней части торсиона 8 и наконечника 12, который, взаимодействуя с гайкой 11, обеспечивает ее отворачивание. Для исключения демпфирования продольных колебаний верхней части корпуса 4 его сопряжение с обоймой 5 осуществлено по боковым граням (фиг.2), а винты крепления обоймы 5 на корпусе 4 размещены в зоне узловой линии нулевой амплитуды. Таким образом, в заявляемом устройстве для вибрационного воздействия на разбираемое резьбовое соединение используется почти вся ультразвуковая энергия, генерируемая пакетным пьезокерамическим преобразователем.
Авторами реализовано заявляемое устройство на основе пакетного пьезокерамического преобразователя из четырех шайб пьезокерамики типа ЦТС-19. Четное количество электрически параллельно собранных шайб позволяет иметь на наружных обкладках пакетного пьезокерамического
преобразователя одинаковый потенциал, что исключает возможность короткого замыкания источника питания через элементы устройства и упрощает задачу электроизоляции обкладок пакетного пьезокерамического преобразователя от стержня - концентратора и корпуса. Элементы конструкции устройства выполнены частично из высокоупругой стали 65Г и термообработанного дюралюминия Д16Т. Резонансная частота устройства равна - 16750 Гц. Напряжение питания пакетного пьезокерамического преобразователя - 200 В.
Применение заявляемого устройства позволяет по сравнению с прототипом на 40-50% повысить эффективность его работы за счет более полного использования ультразвуковой энергии.
Источники информации
1. Пат.3443180 ФРГ. МПК В23В 28/00, Ultraschal-Werkzeug/ P. Wolter, G. Malisius (ФРГ).Заявл. 27.11.84; Опубл. 28.05.86 г.
2. А.с.1608035 СССР. МПК Б25 В 21/00. Способ разборки резьбовых соединений и устройство для его осуществления/А.А.Лукошявичюс, Л.Р. Поташене, К.М.Рагульскис (СССР),-№620103/25-28; Заявл. 13.12.88; Опубл. 23.11.90; Бюл. №43.