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.
Известны ультразвуковые гайковерты [1, 2], содержащие корпус с рукояткой, наконечник, размещенный в корпусе пьезокерамический преобразователь, с которым жестко связан одним торцом торсион, внутри которого размещен стержень, представляющий собой концентратор колебаний, с внутренними гранями наконечника сопряжен свободный торец первого торсиона
Недостатком данного устройства является недостаточно высокая эффективность вследствие одноосного действия ультразвуковых колебаний и 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.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является ультразвуковой гайковерт [3], содержащий корпус с рукояткой, размещенный в корпусе пьезокерамический преобразователь, с которым жестко связан стержень, представляющий собой концентратор колебаний, закрепленный на корпусе торсион и наконечник, связанный с его свободным торцом.
Недостатком описанного устройства является недостаточно высокая эффективность работы вследствие того, что подаваемые на гайку крутильные колебания вырабатываются (формируются) только верхней частью пьезокерамического преобразователя, нижняя часть которого взаимодействует со стержнем, представляющим собой концентратор, который генерирует только продольные колебания.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы за счет более полного использования ультразвуковой колебательной энергии.
Технический результат достигается тем, что в ультразвуковом гайковерте, содержащем корпус с рукояткой, размещенный в корпусе пьезокерамический преобразователь, с которым жестко связан одним торцом первый торсион, внутри которого размещен стержень, представляющий собой концентратор колебаний, закрепленный на корпусе второй торсион и наконечник, связанный с его свободным торцом, с внутренними гранями наконечника сопряжен свободный торец первого торсиона, дополнительно наконечник выполнен с внешними гранями, сопряженными со свободным торцом второго торсиона, а пазы первого и второго торсионов выполнены с противоположной ориентацией.
В качестве отличительных признаков в заявляемом устройстве использовано выполнение наконечника с внешними и внутренними гранями, введение новой связи (второй торсион сопряжен с внешними гранями наконечника), и, кроме того, пазы первого и второго торсионов выполнены с противоположной ориентацией. Эти отличительные признаки для достижения поставленной задачи, а именно - повышения эффективности работы за счет более полного использования ультразвуковой энергии, в других устройствах, известных авторам не использовались, 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, набранный из дискретных шайб осевой поляризации и зажатый при помощи шпильки 2 между корпусом 3 и частотопонижающим элементом 4, за одно целое с которым выполнены первый торсион 5 и концентратор 6. Для передачи крутильных колебаний от первого торсиона 5 на гайку 7 устройство снабжено наконечником 8, с внутренними гранями которого взаимодействует нижней частью первый торсион 5. Торец концентратора 6 взаимодействует с болтом 9. На корпусе 3 закреплен переходник 10 с квадратом 11, служащим для фиксации рычага (на чертеже не показан). Нижняя часть корпуса 3 выполнена в виде второго торсиона 12, представляющего собой стакан с наклонными пазами на его образующей. Нижняя часть второго торсиона 12 сопряжена с внешними гранями наконечника 8. Наклонные пазы первого торсиона 5 и наклонные пазы второго торсиона 12 выполнены с противоположной ориентацией.
Ультразвуковой гайковерт работает следующим обрезом.
Наконечник 8 устанавливают на гайку 7, при этом торец концентратора 6 прижимается к торцу болта 9. Во внутреннюю часть наконечника 8 вставляется нижняя часть первого торсиона 5, а на внешние грани наконечника 8 одевается нижняя часть второго торсиона 12. 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 частотопонижающего элемента 4 и механически с ним связанных первого торсиона 5 и концентратора 6, который усиливает по амплитуде продольные механические колебания и передает их за счет фрикционного контакта на болт 9. Наличие на боковых поверхностях первого торсиона 5 наклонных пазов приводит к возбуждению наряду с продольными колебаниями еще и крутильных, передаваемых через наконечник 8 на гайку 7. Второй (верхний) торец пакетного пьезокерамического преобразователя 1 возбуждает продольные колебания корпуса 3 и механически с ним связанного второго торсиона 12, на боковых поверхностях которого выполнены наклонные пазы, ориентация которых противоположна пазам первого торсиона 5. В результате осуществляется возбуждение колебаний корпуса 3 и второго торсиона 12, наклонные пазы которого обеспечивают дополнительные крутильные колебания наконечника 8, который, взаимодействуя с гайкой 7, обеспечивает ее отворачивание (или затяжку).
Вследствие обратного пьезоэффекта ½ часть периода колебаний пакетный пьезокерамический преобразователь 1 увеличивает свои размеры в осевом направлении, что приводит к перемещению первого торсиона 5 и концентратора 6 вниз, а корпус 3 и второй торсион 12 соответственно перемещаются вверх. В следующие ½ часть периода колебаний пакетный пьезокерамический преобразователь 1 уменьшает свои размеры в осевом направлении, что приводит к перемещению первого торсиона 5 и концентратора 6 вверх, а корпус 3 и второй торсион 12 перемещаются вниз. В связи с этим, для формирования торсионами крутильных колебаний одинаковой направленности необходимо пазы в первом и втором торсионах выполнять ориентированными противоположно друг другу.
Таким образом, в заявляемом устройстве для вибрационного воздействия на разбираемое резьбовое соединение используется почти вся ультразвуковая энергия, генерируемая пакетным пьезокерамическим преобразователем. (С целью снижения передачи колебаний от корпуса 3 к переходнику 10 и квадрату 11 можно разместить между ними виброизолирующую прокладку).
Авторами реализовано заявляемое устройство на основе пакетного пьезокерамического преобразователя из четырех шайб пьезокерамики типа ЦТС-19, причем шайбы соединялись механически последовательно, а электрически - параллельно. 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 65 Г 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 10-15% повысить эффективность его работы за счет более полного использования ультразвуковой энергии.
Источники информации
1. А.с. 1608035 СССР. МПК В25В 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.
2. Патент РФ №2114728. МПК В25В 21/00. Способ разборки резьбовых соединений / Колокольцев В.М., Шуваев В.Г., №95105106/28; Заявл. 05.04.95; Опубл. 10.07.98. Бюл. №19.
3. Свидетельство РФ на полезную модель №73637 МПК В25В 21/00. Ультразвуковой гайковерт / Шуваев В.Г., Папшев В.А., Шуваев И.В., Кузнецов М.Б., Заявка: 2007146168/22, 11.12.2007; Опубл. 27.05.2008