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 ультразвуковых колебаний под некоторым углом к поверхности торца гайки в сторону ее завинчивания, для чего требуются меньшее усилие, меньший момент по сравнению с затяжкой резьбы под воздействием продольных ультразвуковых колебаний волновода на торец гайки.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что Внутри корпуса упругого элемента динамометрического ключа размещены пьезопреобразователи, соединенные с генератором, и волновод, который сообщает под некоторым углом ультразвуковые колебания на торец гайки в сторону завинчивания резьбового соединения.
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 сменная головка ключа, упругий стержень, индикатор, неподвижный стержень, пьезопреобразователи и волновод. Особенность заключается в том, что внутри корпуса размещены пьезопреобразователи, соединенные с генератором, и волновод, который имеет несколько глубоких радиально-винтовых прорезей. Наличие на волноводе нескольких продольных глубоких радиально-винтовых прорезей при воздействии ультразвуковых колебаний и “бомбардировки” волновода на торец гайки способствуют возникновению тангенциальных составляющих сил, сообщающих крутильные колебания и создающих дополнительно крутящий момент для завинчивания или свинчивания гайки. Кроме того, ультразвуковые колебания снижают 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, неподвижного стержня 4, приваренных к металлическому корпусу 1, и индикатора 5, который крепится к неподвижному стержню 4 винтом 6. Металлический корпус 1 цилиндрической формы (фиг.2) содержит волновод 7, пьезопреобразователи 8, гайку 9 с текстолитовой прокладкой 10, стягивающую пьезопреобразователи 8, центрирующую пружину 11, крышку корпуса 12, которая имеет лыску под ключ для затяжки резьбы, винт 13, поджимающий центрирующую пружину 11, текстолитовую прокладку 14, сменную головку 15 под гайку 16.
Во избежание рассеяния ультразвуковой энергии центрирующая пружина 11 упирается в текстолитовую прокладку 10. Сменная головка 15 динамометрического ключа имеет шестигранное отверстие под гайку 16 и размещается в гнезде квадратной формы металлического корпуса 1 (фиг.3).
Динамометрический ключ работает следующим образом.
Для затяжки гайки 16 подбирают сменную головку 15, которую устанавливают на металлический корпус 1 и фиксируют в нем кулачками. Затем подают электрические импульсы, которые посредством пьезопреобразователей 8 преобразуются в ультразвуковые колебания и через волновод 7 подаются на торец гайки 16, сообщая ей крутильные колебания.
Наличие на волноводе 7 нескольких продольных глубоких радиально-винтовых прорезей при воздействии ультразвуковых колебаний и “бомбардировки” волновода на торец гайки 16 способствуют возникновению тангенциальных составляющих сил, сообщающих крутильные колебания и создающих дополнительно крутящий момент для завинчивания или свинчивания гайки 16. Кроме того ультразвуковые колебания снижают коэффициенты трения в резьбе и на торце гайки 16, обеспечивая с меньшим моментом высокую затяжку резьбы без задиров, заеданий и схватываний.
Здесь ультразвуковые колебания посредством волновода 7, сообщая крутильные колебания гайке 16, могут не только содействовать затяжке резьбового соединения, но и свинчиванию гайки 16. Особенно при ремонте техники трудно в резьбовых соединениях свинтить старую “прикипевшую” гайку, для чего достаточно, чтобы волновод 7 имел вдоль своей оси несколько глубоких радиально-винтовых прорезей с углом наклона в противоположную сторону затяжке резьбы и при воздействии ультразвуковых колебаний возникают крутильные колебания и дополнительный крутящий момент в сторону ее свинчивания.