Усилитель крутящего момента

Усилитель крутящего момеита
Полезная модель относится к усилителю крутящих моментов, используемому, например, в ручньж инструментах, обеспечивающих сборкуразборку тяжело нагруженных и крупногабаритных резьбовых соединений, или в ручных приводах задвижек.
Усилители крутящего момента хорошо известны. Предшествующим опытом их использования установлено, что когда требуется высокое передаточное отношение, в качестве усилителя крутящего момента более экономичны планетарные передачи, из-за сниженного размера элементов, приводящего к экономии материалов и преимуществам обработки. Планетарные передачи обеспечивают сниженные размеры усилителя при высоких моментах и передаточных отношениях. Известные усилители крутящих моментов для гайковертов на основе планетарных передач описаны, например, в патентах США №№ Re 29993, 3041902, 5123308, 5616095. Существующие усилители с зубчатыми планетарными передачами состоят из большого количества элементов, что значительно затрудняет их сборку, а, следовательно, и стоимость изготовления. Например, для достижения передаточного отношения 36:1 планетарная передача в усилителе момента в гайковерте фирмы Walter Company требует изготовления и сборки 41 детали (см. Каталог фирмы Walter Company, март 1987г. стр.12). Поэтому в области ручных инструментов любое снижение числа деталей, которые необходимо изготовить и собрать, а также любое снижение веса считается достаточно существенным достижением.
В качестве прототипа нами выбран усилитель крутящего момента для ручного инструмента по патенту США .№ 5616095, содержащий корпус с устройством для крепления реактивной штанги и передающим узлом, размещенном в корпусе. Передающий узел представляебт собой планетарную передачу. На входном валу передающего узла закреплен эксцентрик с
200123271
Р ° 5- ; 3  i
шестерней-сателлитом или двумя, свободно вращающимися на эксцентрике и зацепляющимися с зубчатым колесом внутреннего зацепления связанным с корпусом. Множество щтифтов, проходящих сквозь отверстия в щестерняхсателлитах, связывают последние с выходным диском. На выходном дис ке выполнен четырехгранник для соединения с исполнительным механизмом, в данном случае со сменной головкой для гайки. Недостатком такого усилителя является зубчатое зацепление между элементами передачи, т.к. в случае планетарных передач в зацеплении одновременно находится небольщая часть зубьев, что снижает ее работоспособность при высоких крутящих моментах. При больщих моментах предполагается увеличение количества щестерен, а следовательно, увеличение габаритных размеров и веса усилителя, что для ручных инструментов не приемлемо.
Задачей полезной модели является создание простого и малогабаритного усилителя крутящих моментов, способного работать при больших усилиях.
Технический результат заключается в снижении трудозатрат на изготовление, увеличение мощности путем увеличения области зацепления передающих элементов, снижение стоимости сборки и уменьщение габаритных размеров за счет снижения количества деталей, составляющих устройство, увеличение надежности при возроспшх крутящих моментах.
Поставленная задача решается тем, что усилитель крутящих моментов, как и прототип, содержит корпус с узлом отбора реактивного момента и размещенный в корпусе предающий узел. Входной вал передающего узла выполнен с эксцентриком, а выходной диск снабжен элементами соединения с исполнительным механизмом. В отличие от прототипа, передающий узел образован тремя звеньями, находящимися в постоянном контакте с цепочкой шариков. Входным звеном является плавающая щайба, посаженная на эксцентрик с возможностью свободного вращения на нем, и взаимодействующая с цепочкой щариков своей боковой цилиндрической поверхностью. Двумя другими звеньями являются диски, на обращенных друг
к другу поверхностях которых выполнены замкнутая периодическая дорожка качения и радиальные канавки, один из дисков является торцевой стенкой корпуса, а другой посажен в корпусе посредством подшипникового узла на его боковой поверхности и является выходным диском, а входной вал посажен с помощью подшипников, по меньшей мере, на один из дисков.
Для базирования плаваюп ;ей шайбы в осевом направлении, на ее боковой поверхности выполнена кольцевая канавка для шариков с глубиной, достаточной для осевого базирования шайбы по цепочке шариков.
Кроме того, для расширения диапазона устройств, для которых предназначен усилитель крутяш;их моментов, и расширения диапазона передаваемых моментов, элементы соединения с исполнительным механизмом представляют собой шлицы в виде круговых секторов на внешнем торце выходного диска и ответные шлицы на торце входного элемента исполнительного механизма
Для увеличения надежности отбора реактивного момента узел отбора реактивного момента выполнен в виде, по крайней мере, двух разнесенньж элементов крепления к неподвижному объекту.
Устройство иллюстрируется графическими материалами, на которых представлено:
Фиг.1 иллюстрирует общий вид усилителя крутящего момента, используемого в качестве ручного гайковерта со снятыми рукояткой и сменной головкой под ключ, которая соединяется с выходным валом усилителя.
На Фиг.2 показано осевое сечение одного из вариантов усилителя крутящего момента.
На Фиг.З показан вид сверху на предлагаемый усилитель крутящего момента в корпусе.
Усилитель крутящего момента в соответствии с полезной моделью содержит корпус 1 с узлом отбора реактивного момента, представляющим собой два уголка 2, в отверстия которых вставляются пальцы 3 для связи с неподвижным объектом. Два уголка 2 с двумя отверстиями и элементами крепления распределяют силу реакции на два узла и повышают прочность соединения при прочих равных условиях.
Входной вал 4 при ручном приводе усилителя имеет отверстие 5 для крепления рукоятки 6. На выходном диске выполнен элемент соединения со входом исполнительного механизма. На фиг. 1 этим элементом является четырехгранник 7, соответствующий отверстию в сменной головке 8. Входной вал 4 передающего узла выполнен с эксцентриком 9.
На эксцентрик 9 с возможностью свободного вращения относительно него на подшипниках 10 посажена плавающая шайба 11. Выходным звеном передающего узла является диск 12, а реактивным звеном - диск 13, образованный торцевой стенкой корпуса 1.
На внутренней поверхности диска 13 выполнены равномерно разнесенные по окружности радиальные канавки 14 в каждую из которых помещен шарик
15.На торце диска 12 выполнена замкнутая периодическая дорожка качения
16,число волн которой отличается от числа шариков 15. Следует отметить, что радиальные канавки или периодическая замкнутая дорожка качения может быть выполнена на любом из двух дисков 12 и 13.
Диск 12 посажен в корпусе 1 с помощью подшипников 17 на его боковой поверхности. В данной модификации усилителя крутящих моментов входной вал 4 посажен в корпусе 1 с помощью подшипников 18 и в центральном отверстии диска 12 с помощью подшипников 19. Для гайковертов на невысокие крутящие моменты возможна подшипниковая посадка входного вала только на диск 13 или диск 12, при этом уменьшается количество подшипников и вес устройства. Нри этом посадка на одном подшипнике может обеспечиваться также шипом в центре выходного диска, посаженным в центральном отверстии входного вала. Носледняя посадка позволяет
совместить плоскости сил реакции и сил в шариковом зацеплении, т.е. убирает непужные опрокидывающие моменты.
Диск 12 с помощью четырехгранника 7 может соединяться с входным элементом исполнительного механизма 8, которым в данном случае является сменная головка под ключ.
На внешней боковой поверхности плавающей шайбы 11 выполнена кольцевая канавка 20, имеющая в сечении окружность, соответствующую диаметру шарика 15, и глубиной, достаточной для осевого базирования плавающей шайбы по цепочке шариков 15. Достаточная глубина этой канавки составляет примерно 0,03 от диаметра шарика.
Для удобства сборки усилителя его корпус 1 может быть выполнен из двух частей, торцевого диска 1а и обечайки 1Ь, соединяемых между собой, например винтовым соединением, винты которого обозначены на Фиг.2 и 3 цифрой 21.
Соединение выходного диска 12 со сменной головкой вращения гайки может быть выполнено с помощью шлицев 22 на торце выходного диска 13 и ответных шлицев 23 на торце сменной головки 8, выполненных в виде круговых секторов. Такие же шлицы, как на сменной головке в указанном примере, могут быть выполнены на торце входного элемента любого другого исполнительного механизма, для вращения которого применяется усилитель крутящего момента. Это соединение позволяет одним усилителем работать со сменными головками разного размера, рассчитанными на разный момент вращения.
Работает устройства следующим образом. Посредством сменной головки 8 усилитель устанавливается на демонтируемую гайку. Затем корпус усилителя крутящих моментов с помощью пальцев 3 и отверстий в уголках 2 связывается с неподвижным объектом для отбора реактивного момента. В ручном варианте усилителя рукоятка 6 соединяется с входным валом 4. При вращении рукоятки 6 начинает вращаться входной вал 4 вместе с эксцентриком 9, который, в свою очередь, приводит шайбу 11 в плоскопараллельное планетарное движение относительно оси передачи ОО. При таком движении шайба 11 воздействует на шарики 15, вызывая их радиальное перемеш;ение в радиальных канавках 14 корпусного диска 13. Поскольку при этом шарики одновременно взаимодействуют еш;е и с периодической дорожкой 16 на выходном диске 12, то они приводят во вращение выходной диск 12, При этом за один полный оборот входного вала 4 выходной диск 12 поворачивается на один период дорожки 16. Кольцевая неглубокая канавка 20, выполненная на боковой поверхности шайбы 11 не позволяет шайбе смеш;аться в осевом направлении от цепочки шариков 15, и этим предотвраш;ает трение шайбы о соседние диски 12 и 13. Вращение выходного диска 12 с помощью соединения 7 и сменной головки 8 передается гайке (не показана). Аналогично усилитель может быть применен для вращения задвижки, например, трубопровода. Тогда элемент соединения 7 на выходном диске совмещается с ответным элементом штока задвижки, и работа устройства происходит аналогично вышеописанной.
Для того, чтобы с помощью усилителя одного типоразмера можно было работать с разными необходимыми усилиями для демонтажа гаек или других применений, соединение 7 выходного диска 12с ответной частью выполнено так, как это показано на Фиг.4. Поскольку величина момента вращения, передаваемого на гайку, определяется диаметром элемента соединения 7 выходного диска 12 со сменной головкой 8, то для расширения диапазона передаваемых моментов нужно иметь различные размеры этого соединения. Это условие автоматически выполняется в креплении, изображенном на Фиг.4. Круговые сегментные шлицы 22 на выходном диске 12 могут соединяться со шлицами любых размеров. Для высокомоментных крупногабаритных устройств шлицы 23 на сменной головке 8 имеют большой диаметр и большую площадь контакта со шлицами 22. При использовании усилителя для изделий меньшего диаметра площадь контакта уменьшается в соответствии с размерами шлицев на сменной головке 8.
Усилитель крутящих моментов в соответствии с данной полезной моделью получается плоским, имеет небольшие габаритные размеры и вес, поэтому удобен для ручной работы. Усилитель не требует для изготовления дорогих марок материалов, (шарики используются стандартные), поэтому имеет стоимость суш;ественно ниже широко используемых усилителей моментов фирмы Gedore и Walter,
Зануш;енный в серийное производство усилитель для гайковерта или задвижки трубопроводной арматуры, выполненный в соответствии с описываемой конструкцией, имеет диаметр 135 мм, толщину около 50 мм и обеспечивает крутящий момент не менее 150 кг-м при массе около 3,5 кг.