УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗБОРКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к ручным 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.
Известны устройства для затяжки болтового соединения содержащее гаечный ключ и цилиндрическую направляющую, с одной стороны имеющую упор для коксиальной пружины, а с другой - резьбовое отверстие, соответствующее затягиваемому болтовому соединению. На направляющей установлены пружина и концентратор, на резьбовом хвостовике которого содержаться вибратор и отражающая гайка, а второй конец концентратора имеет контакт с затягиваемой гайкой [1, 2].
Недостатком данных устройств является недостаточно высокая эффективность вследствие одноосного действия ультразвуковых колебаний, поскольку для разборки резьбового соединения используется только половина ультразвуковой энергии, генерируемой пьезокерамическим преобразователем, вторая его половина рассеивается в корпусе и в процессе разборки резьбового соединения не участвует.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является ультразвуковой гайковерт, содержащий корпус с рукояткой, размещенный в корпусе пьезокерамический преобразователь, с которым жестко связан одним торцом торсион, внутри которого размещен стержень, представляющий собой концентратор колебаний, закрепленный на корпусе второй торсион и наконечник, связанный с его свободным концом [3].
Недостатком описанного устройства являются сложность конструкции за счет корпусных деталей, а также ограниченные технологические возможности применения гайковерта для разборки резьбовых соединений разных типоразмеров вследствие конструктивной сложности наконечника.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции и расширение технологических возможностей устройства при разборке резьбовых разного типоразмера.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в устройстве для разборки резьбовых соединений, содержащем корпус, пьезокерамический преобразователь, жестко связанный посредством концентратора колебаний с элементом для преобразования продольных колебаний в крутильные, на рабочем торце которого закреплен наконечник, взаимодействующий через головку-ключ с разбираемым резьбовым соединением, согласно полезной модели элемент для преобразования продольных колебаний в крутильные выполнен в виде пары размещенных в корпусе и взаимодействующих между собой ведущей и ведомой зубчатых коронок с радиальным направлением зубьев, имеющих острый угол при вершине, образованный пересечением вертикальной и наклонной плоскостей, причем наклонная плоскость зубьев выполнена с возможностью проворота ведомой коронки при прижиме ведущей коронкой, а вертикальные плоскости выполнены с возможностью предотвращения ее обратного проворота, при этом наконечник имеет форму квадрата для закрепления стандартной сменной головки-ключа.
Технический результат достигается тем, что в устройстве за счет выноса ультразвукового преобразователя за пределы корпуса упрощается конструкция. При этом дополнительно уменьшается количество деталей, размещенных в корпусе, а именно, элемент преобразования продольных колебаний в крутильные выполнен в виде пары более простых в конструктивном отношении, взаимодействующих между собой зубчатых коронок. Поскольку в устройстве предусмотрено использование сменной головки-ключа под стандартные элементы соединения, то это позволяет осуществлять разборку широкого ряда типоразмеров резьбовых соединений и, тем самым, расширить технологические возможности применения устройства.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема устройства для разборки резьбовых соединений; на фиг. 2 изображена изометрическая проекция ведомой зубчатой коронки; на фиг. 3 и фиг. 4 показана пара зубчатых коронок в положениях, соответствующим крайнему верхнему и крайнему нижнему положениям торца ультразвукового преобразователя, соответственно.
На чертеже приняты следующие обозначения:
P - сила прижима торца ультразвукового преобразователя;
ξ - амплитуда колебаний ультразвукового преобразователя;
α - острый угол при вершине зубьев зубчатых коронок.
Устройство для разборки резьбовых соединений содержит корпус 1, пакетный ультразвуковой пьезокерамический преобразователь 2, набранный из дискретных шайб (на черт, не показаны), соединенный посредством жесткой связи в виде концентратора 3 колебаний с элементом для преобразования продольных колебаний в крутильные, выполненным в виде пары размещенных в корпусе 1 и взаимодействующих между собой ведущей и ведомой зубчатых коронок 4 и 5, соответственно, с радиальным направлением зубьев 6. Ведомая коронка 5 соединена со стороны рабочего торца с наконечником 7. При этом зубья 6 соответственно ведущей и ведомой коронок 4 и 5 имеют острый угол α при вершине, образованный пересечением наклонной и вертикальной плоскостей (на черт, не обозначены). Причем наклонная плоскость зубьев 6 выполнена с возможностью проворота ведомой коронки 5 при прижиме ведущей коронкой 4. Вертикальные плоскости зубьев 6 выполнены с возможностью предотвращения обратного проворота ведомой коронки 5. Головка-ключ 8 одним концом закрепляется на наконечнике 7, а второй ее конец одевается на разбираемое резьбовое соединение 9, тем самым наконечник 7 взаимодействует с последним. Причем наконечник 7 имеет форму квадрата для закрепления стандартной сменной головки-ключа 8.
Устройство для разборки резьбовых соединений работает следующим образом.
При работе устройства колебания с амплитудой ξ ультразвукового преобразователя 2 усиливаются концентратором 3 колебаний и передаются на жестко связанную с ним ведущую коронку 4. При входе в зацепление зубьев 6 ведущей и ведомой коронок 4 и 5 за счет скольжения их наклонных смежных плоскостей продольные колебания ультразвукового пьезокерамического преобразователя 2 преобразуются в крутильные колебания ведомой коронки 5. Прижим коронок 4 и 5 осуществляется силой, прилагаемой к ультразвуковому преобразователю 2. Корпус 1 препятствует осевому смещению коронок 4 и 5. В коронке 4 устанавливается наконечник 7 для закрепления стандартной головки-ключа 8, осуществляющей разборку резьбового соединения 9.
Учитывая, что с увеличением угла α при вершине зубьев 6 сила откручивания резьбового соединения уменьшается, но при этом увеличивается величина относительного смещения ведомой коронки 5, принимаем угол α=30°.
откр.
Тогда сила откручивания F резьбового соединения определяется по следующей формуле:
откр.
прод.
F=F·cosα, [Н]
прод.
где F - сила прижима ультразвукового преобразователя.
При этом относительное смещение X ведомой коронки 8 вычисляется по формуле:
X=ξ·sinα, [мм]
где ξ - амплитуда колебаний ультразвукового преобразователя.
В результате угол поворота φ разбираемого резьбового соединения за время t можно оценить по формуле:
где f - частота ультразвуковых колебаний;
r - радиус коронки;
ξ - амплитуда колебаний ультразвукового преобразователя.
При возвратном движении торца концентратора 3 колебаний и жестко связанной с его торцом ведущей коронки 4 вертикальные плоскости зубьев 6 препятствуют обратному провороту ведомой коронки 5 относительно ведущей коронки 4.
Поскольку в устройстве ультразвуковой пьезокерамический преобразователь 2 вынесен за пределы корпуса 1, а преобразователь продольных колебаний в крутильные выполнен в виде двух несложных деталей - коронок 4 и 5, взаимодействующих между собой посредством зубьев 6, устройство конструктивно упрощается. При этом благодаря сменной головке-ключу 8 устройство позволяет осуществлять разборку стандартных резьбовых соединений разных типоразмеров.
Таким образом, полезная модель позволяет обеспечить упрощение конструкции устройства для разборки резьбовых соединений и при этом уменьшение его габаритов и массы, а также расширение технологических возможностей устройства при разборке резьбовых соединений разного типоразмера.