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. Это 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 (см. 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.
Известным устройством того же назначения к выявленной полезной модели по совокупности признаков является динамометрический ключ для тарированной затяжки резьбовых соединений, содержащий головку с упругим элементом (податливой рукояткой) и неподвижный стержень. 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 тарировке ключа мерными грузами. На рукоятке упругого элемента находится стрелка, которая указывает на величину приложенного момента (см. Иосилевич Г.Б. и др. Затяжка и стопорение резьбовых соединений. Справочник - М.: Машиностроение, 1985. - 240 с.).
Недостатками известного динамометрического ключа являются ограниченность применения и ненадежность конструкций.
Это объясняется тем, что громоздкая конструкция и ключ предназначен для одного типоразмера гаек, при длительном использовании ключа в результате усталости металла упругого стержня может измениться цена деления шкалы - отсюда неточность измерений. Кроме того, трудно создать в резьбовых соединениях высокую затяжку, т.к. в резьбе, особенно с крупной резьбой, наблюдаются иногда задиры, заедания и схватывания.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной модели по совокупности признаков является динамометрический ключ для тарированной затяжки резьбовых соединений, содержащей головку ключа, упругий элемент (рукоятку), неподвижный стержень, индикатор, волновод и размещенные внутри упругого элемента пьезопреобразователи, соединенные с ультразвуковым генератором. Тарированный динамометрический ключ, где с ультразвуковым воздействием сопровождается затяжка резьбового соединения, а крутящий момент определяют индикатором часового типа, шкала которого тарируется в Н·м (см. Патент 79266 Россия, МПК В25В 21/00. Заявл. 20.07.2008, Опубликовано 27.12.2008, бюл. №36.).
Недостатком известных устройств является перегрев пьезопреобразователей при длительной работе динамометрического ключа. В результате перегрева пьезопреобразователи теряют свои свойства или могут расколоться, при этом нагревается упругий элемент и ключ в целом. Упругие свойства материала упругого элемента изменяются (увеличивается гибкость) и в результате индикатор будет фиксировать завышенные показания. Кроме того, нагретый динамометрический ключ может человеку нанести ожоги кожи.
Если для охлаждения динамометрического ключа совершать паузу в работе, то снижается его производительность.
Одним из возможных путей повышения производительности, безопасности, надежности и работоспособности динамометрического ключа и сохраняемости пьезопреобразователей является охлаждение последних проточной водой, так как от перегретого электрически изолированного пьезопреобразователя нагревается волновод и далее весь ключ в целом, что может привести к ожогам кожи рук и тела человека.
Анализы исследования показали, что можно регулировать температуру нагрева пьезопреобразователя (не более 30-50°С) подачей объема воды с помощью насоса и вентиля. Таким образом, увеличивая долговечность пьезопреобразователя, можно повысить производительность, работоспособность, надежность и безопасность работы динамометрического ключа.
Сущностью предлагаемой полезной модели является динамометрический ключ, где упругий элемент снабжен штуцером для ввода и вывода охлаждающей воды во избежание перегрева и поломок электрически изолированных пьезопреобразователей, причем детали, контактируемые с водой, изготовлены из бронзы или нержавеющей стали, а внутренняя поверхность упругого элемента для предотвращения коррозии покрыта герметиком.
Технический результат - повышение долговечности пьезопреобразователей, производительности устройства, расширение функциональной его возможности и, в целом, надежности и безопасности работы динамометрического ключа.
Указанный технический результат полезной модели достигается тем, что в известном устройстве для затяжки резьбовых соединений, содержащем головку ключа, упругий элемент, индикатор, неподвижный стержень, волновод и пьезопреобразователи соединены с ультразвуковым генератором. Особенность заключается в том, что упругий элемент снабжен штуцерами для ввода и вывода охлаждающей проточной воды, во избежание перегрева пьезопреобразователей при длительной работе динамометрического ключа, а детали, контактируемые с водой, изготовлены из бронзы или нержавеющей стали, причем внутренняя поверхность упругого стержня для предотвращения коррозии покрыта герметиком. Ввод воды в камеру и вывод ее осуществляется с помощью штуцеров, ввернутых в систему упругого элемента, нагнетание воды внутрь может осуществляться с помощью водяного насоса по замкнутой циркулирующей системе или другим способом.
На фиг.1 и фиг.2 схематично показан предлагаемый динамометрический ключ для затяжки резьбовых соединений.
Динамометрический ключ содержит головку 1, корпус 2, упругий элемент 3, рукоятку 4, индикатор 5 часового типа, неподвижный стержень 6, винт 7, пьезопреобразователи 8, волновод 9, гайку 10, кольцо уплотнительное 11, штуцеры 12 и 14, электропровод 13, пружину 15, центрирующий шарик 16, гайку волновода 18, текстолитовую шайбу 19.
В упругом элементе 3 размещены электрически изолированные пьезопреобразователи 8 торообразной формы на волноводе 9 и стянуты гайкой 18 посредством текстолитовой ступенчатой шайбы 19. В стенку упругого элемента 3 ввернуты штуцеры 12 и 14 с самоуплотняющими коническими резьбами, резиновое уплотнительное кольцо 11 размещено между головкой 1 и кольцевой проточкой корпуса 2. Внутренняя поверхность упругого элемента 3 покрыта герметиком 17. Детали 9, 12, 14, 15, 16 и 18 могут быть изготовлены из бронзы или нержавеющей стали. Пьезопреобразователи 8 соединены с ультразвуковым генератором посредством электропроводов 13, проходя через специальное отверстие в стенке упругого элемента 3 с обеспечением герметичности.
Динамометрический ключ работает следующим образом.
Для затяжки гайки 10 подбираем сменную головку 1 с соответствующим зевом и вворачиваем с уплотнительным кольцом 11 в корпус 2 соосно с упругим элементом 3. Захватываем сменной головкой 1 до упора гайку 10 болтового соединения. Одновременно включаем ультразвуковой генератор и водяной насос для обеспечения проточной водой внутри упругого элемента 3 через входной штуцер 14, где вода, охлаждая пьезопреобразователи 8, уходит через штуцер 12. Герметичность обеспечивается резиновым уплотнительным кольцом 11. Волновод 9 под действием ультразвуковых колебаний совершает продольные колебательные движения и постоянно "бомбардирует" гайку 10 и сообщает всему болтовому соединению колебательные импульсы, снижая коэффициенты трения в резьбе и на торце гайки, что позволяет провести высокую затяжку с меньшим усилием без задиров, заеданий и схватываний.
В результате под действием охлаждающей проточной воды повышаются долговечность пьезопреобразователей, производительность устройства, надежность и безопасность работы динамометрического ключа.