Способ сборки резьбовых соединений

Авторы патента:

B23P19/06 - устройства для сборки и разборки винтовых соединений

Владельцы патента RU 2414339:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при сборке резьбовых соединений. Способ включает предварительную затяжку, преобразование механических колебаний в электрический сигнал, регистрацию параметра качества соединения и окончательную затяжку с контролем качества полученного резьбового соединения до достижения эталонного значения параметра качества. В процессе формирования соединения осуществляют ударные воздействия на резьбовое соединение. В качестве параметра качества используют логарифмический декремент колебаний формируемого соединения. В результате обеспечивается повышение качества формируемых резьбовых соединений. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при сборке резьбовых соединений.

Известны способы сборки резьбовых соединений, включающие предварительную затяжку путем воздействия вынужденными колебаниями на резьбовое соединение и окончательную затяжку с контролем качества соединения (Патент RU №2228256 С1, В25В 21/00, 10.05.2004, Бюл. №13), [1].

Недостатком известных способов является низкая надежность соединений.

Наиболее близким по технической сущности является способ сборки резьбовых соединений, включающий предварительную затяжку, которую осуществляют с воздействием вынужденными колебаниями на резьбовое соединение, преобразование механических колебаний в электрический сигнал, регистрацию параметра качества соединения и окончательную затяжку с контролем качества полученного резьбового соединения до достижения эталонного значения параметра качества (Патент RU №2277041 С1, В25В 21/00, В23Р 19/06, 27.05.2006, Бюл. №15), [2].

Недостатком известного способа является низкое качество формируемого резьбового соединения.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества формируемых резьбовых соединений.

Технический результат достигается тем, что в способе сборки резьбовых соединений, включающем предварительную затяжку, которую осуществляют с воздействием вынужденными колебаниями на резьбовое соединение, преобразование механических колебаний в электрический сигнал, регистрацию параметра качества соединения и окончательную затяжку с контролем качества полученного резьбового соединения до достижения эталонного значения параметра качества, в процессе сборки дополнительно осуществляют ударные воздействия на резьбовое соединение, а в качестве параметра качества используют логарифмический декремент колебаний формируемого соединения.

Отличительной особенностью предлагаемого способа сборки является совмещение ультразвуковых и ударных воздействий в процессе формирования резьбового соединения и анализ реакции механической колебательной системы на эти воздействия. Одновременное использование ударных механизмов с частотой воздействия 3-40 ударов в секунду и высокочастотных ультразвуковых колебаний, рабочий диапазон частот которых составляет около 20000 воздействий в секунду, дает возможность получить новые возможности, как в технологическом, так и в информационном аспектах.

Технологические преимущества разработанного способа заключаются в том, что за счет воздействия вынужденными колебаниями совместно с ударными воздействиями в соединении происходят изменения кинематических условий контактирования поверхностей, существенное снижение сил трения, а также изменяется характер напряженного состояния металла в зоне трения. Воздействие вынужденными колебаниями сопровождается уменьшением нагрузок на технологическое оборудование и снижением энергетических затрат без ухудшения несущей способности резьбовых соединений, кроме того, вибрации приводят к изменению как физико-механических свойств, так и микрогеометрии контактирующих деталей. В результате изменения параметров качества поверхностного слоя контактирующих деталей, несущая способность формируемого резьбового соединения становится выше.

Информационные преимущества разработанного способа заключаются в повышении достоверности контроля качества формируемого резьбового соединения за счет увеличения количества получаемой диагностической информации. Приложение к механической системе вынужденных колебаний с информационных позиций рассматривается как тестовое гармоническое воздействие, по реакции на которое можно определить амплитудно-частотные характеристики анализируемой системы в частотной области. С информационных позиций приложение ударных воздействий рассматривается как тестовый сигнал, подаваемый на вход анализируемой системы, реакцией которой будут затухающие колебания, параметры которых несут диагностическую информацию о свойствах анализируемой механической системы во временной области [3]. Ударное воздействие обладает намного более широким спектром по сравнению с частотным воздействием от ультразвуковых колебаний. «На практике, когда входной процесс вводится искусственно, улучшить качество идентификации можно простым увеличением до максимально возможной величины ширины спектра входного процесса» (Бендат Дж., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа: Пер. с англ. - М.: Мир, - 1983. - 312 с. С.139), [4], а ударное воздействие обладает более широким спектром, чем гармоническое колебательное воздействие.

Изменение нормального давления в контактной зоне в процессе затяжки резьбового соединения приводит к увеличению площади контактирования деталей и изменению жесткости и демпфирования колебательной механической системы, к изменению акустического контакта в рабочей зоне и отображается в функции таких взаимосвязанных величин, как декремент затухания, коэффициент поглощения, добротность и т.д.

Импульсное (ударное) воздействие позволяет выявить внутренние колебательные свойства механической системы, которые наиболее полно выражаются при ее свободных колебаниях. Особенности снижения амплитуды свободных колебаний во времени определяются диссипативными характеристиками рассеяния энергии в механической системе и могут служить основой для получения интегральных характеристик качества сборки. Наиболее часто при экспериментальной оценке колебательных свойств систем используют логарифмический декремент колебаний [3], который характеризует темп затухания свободных колебаний в системе и определяется натуральным логарифмом отношения двух последовательных максимальных значений переменной:

где A_mi, A_mi+1 - последовательные значения убывающих амплитуд.

Логарифмический декремент колебаний показывает темп затухания возбужденных ударным импульсом свободных колебаний и для большинства машиностроительных конструкций составляет от нескольких сотых до нескольких десятых долей единицы и служит для оценки динамического качества механической системы.

На чертеже изображена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит боек 1 и наковальню 2, связанную со шпинделем 3 и ключом 4, надетым на гайку 5. Собираемые детали 6 и 7 стягиваются болтом 8, с которым взаимодействует концентратор 9 ультразвуковых колебаний, к противоположному торцу которого посредством шпильки 10 поджат пьезокерамический преобразователь 11, набранный из дискретных шайб осевой поляризации. Пьезокерамический преобразователь 11 зажат между концентратором 9 и частотопонижающим элементом 12 (демпфером).

На одной из собираемых деталей 6 закреплен датчик вибрации 13, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 14, который соединен со входом персонального компьютера 15, к выходу которого подключен цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 16, соединенный со входом ультразвукового генератора 17, подключенного к пьезокерамическому преобразователю 11.

Способ сборки резьбовых соединений реализуют следующим образом.

Основными деталями ударного механизма являются боек 1 и наковальня 2. При последовательных ударных взаимодействиях бойка 1 и наковальни 2 ударные воздействия передаются через шпиндель 3 и ключ 4 на гайку 5, которая затягивается с необходимой силой. Под действием силы затяжки болт 8 растягивается, и стягиваемые детали 6 и 7 сжимаются. Такой процесс позволяет получать значительные силы затяжки при незначительной мощности привода, небольших размерах и массе гайковерта.

Одновременно в контролируемом изделии, состоящем из собираемых деталей 6 и 7, в процессе свинчивания дополнительно возбуждают и принимают колебания, добиваясь резонанса. Колебания возбуждают пьезокерамическим преобразователем 11 и усиливают по амплитуде концентратором 9. Механические колебания от ударных воздействий накладываются на вынужденные колебания, возбуждаемые пьезокерамическим преобразователем 11, преобразуются датчиком вибрации 13 в электрический сигнал, который оцифровывается в аналого-цифровом преобразователе 14 и обрабатывается в персональном компьютере 15.

Для автоматической настройки на резонанс с выхода персонального компьютера 15 сигнал в цифровом виде подается на вход цифроаналогового преобразователя 16, с выхода которого аналоговый сигнал поступает в блок возбуждения колебаний, который представляет собой перестраиваемый по частоте генератор ультразвуковых колебаний 17.

В персональном компьютере 15 производится выделение и запоминание (фиксация) максимального значения переменной (огибающей колебаний) A_mi. Затем определяется и запоминается следующее максимальное значение переменной A_mi+1, вычисляется их отношение и определяется натуральный логарифм этого отношения, который и будет являться текущим значением логарифмического декремента колебаний формируемого резьбового соединения. В персональном компьютере 15 предварительно устанавливают эталонные значения логарифмического декремента колебаний для данного типа резьбового соединения и при достижении текущим значением логарифмического декремента колебаний эталонного значения процесс затяжки прекращают.

В качестве датчика вибрации 9 использовались датчики типа КВ-10 или KD-35 с пьезоэлектрической пластиной, работающей на изгиб, благодаря своей высокой чувствительности и выгодной форме датчик обеспечивает раздельное определение различно направленных составляющих колебания.

Для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму был использован 12 разрядный аналого-цифровой преобразователь типа JIA-2USB-12 (Россия, г.Москва, фирма «Руднев-Шиляев»), позволяющий подключать до 32 однополюсных каналов к порту USB персонального компьютера. В устройстве JIA-2USB-12 размещен и цифроаналоговый преобразователь. Имеющееся программное обеспечение позволяет проводить с помощью персонального компьютера одновременный анализ частотных и временных сигналов, что существенно повышает достоверность контроля качества соединений.

Одновременное воздействие вынужденных колебаний и ударных воздействий способствует увеличению производительности и снижению энергоемкости процесса сборки резьбовых соединений.

Совместный анализ системы во временной и частотной областях повышает достоверность оценки качества формируемого резьбового соединения за счет более полного использования диагностической информации, причем получаемая информация может быть использована как для оценки качества формируемого соединения, так и для оперативного управления ходом технологического процесса сборки.

Предлагаемый способ сборки резьбовых соединений позволяет обеспечить гарантированное качество каждого соединения без ужесточения технологии изготовления и сборки деталей за счет соответствующих средств контроля.

Источники информации

1. Патент RU №2228256. МПК В25В 21/00. Способ сборки резьбовых соединений / Шуваев В.Г., Штриков Б.Л., Шуваев И.В. №2002124027/11; Заявл. 09.09.2002; Опубл. 10.05.2004. Бюл. №13.

2. Патент RU №2277041 С1, В25В 21/00, В23Р 19/06. Способ сборки резьбовых соединений / Шуваев В.Г., Штриков Б.Л., Шуваев И.В. 27.05.2006, Бюл. №15.

3. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний: Учебное пособие. - 2-е изд., перераб. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980. - 272 с.

4. Бендат Дж., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа: Пер. с англ. - М.: Мир, 1983. - 312 с.

Способ сборки резьбовых соединений, включающий предварительную затяжку, которую осуществляют путем воздействия вынужденными колебаниями на формируемое резьбовое соединение, преобразование механических колебаний в электрический сигнал, регистрацию параметра качества соединения и окончательную затяжку с контролем качества полученного резьбового соединения до достижения эталонного значения параметра качества, отличающийся тем, что в процессе формирования соединения дополнительно осуществляют ударные воздействия на резьбовое соединение, а в качестве параметра качества используют логарифмический декремент колебаний формируемого соединения.

Изобретение относится к переносному инструменту, которое используется для демонтажа гаек буксовых узлов полуосей вагонов. .

Установка для разборки колесно-моторного блока локомотива (варианты) // 2404040

Изобретение относится к машиностроению, в частности к стационарному механическому оборудованию с гидроприводами для применения в железнодорожном хозяйстве. .

Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг // 2392103

Изобретение относится к области машиностроения, конкретно к устройствам для свинчивания и развинчивания насосных штанг. .

Стенд для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений винтовых героторных двигателей, турбобуров и ясов // 2369716

Изобретение относится к области нефтяного машиностроения. .

Способ затяжки болта и устройство для затяжки болта // 2359812

Изобретение относится к машиностроению. .

Многошпиндельный гайковерт // 2345880

Изобретение относится к автоматизации и механизации технологических процессов и может быть использовано при разработке автоматических сборочных устройств для групповой сборки резьбовых и цилиндрических деталей.

Гайковерт // 2344917

Изобретение относится к ручному инструменту, предназначенному для завинчивания и развинчивания резьбовых соединений, и может применяться в автотранспортной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Способ сварки резьбовых соединений // 2343060

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при сварке резьбовых соединений, например корпуса и ниппеля алмазного долота. .

Гайковерт // 2333089

Изобретение относится к передвижным инструментам с приводом для завинчивания или развинчивания винтов или гаек и может применяться в автотранспортной, автомобильной и иных отраслях промышленности.

Многошпиндельный гайковерт для завинчивания шпилек с угловым рассогласованием осей // 2327556

Стенд для сборки и разборки резьбовых соединений забойных двигателей // 2420387

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам, предназначенным для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений

Способ управления гидроцилиндрами зажимного патрона стенда для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений гидравлических забойных двигателей (варианты), стенд для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений гидравлических забойных двигателей (варианты) и делитель (вариант) // 2457092

Изобретение относится к области машиностроения и различным технологическим процессам, а именно гидравлическим системам с сервомеханизмами без следящих устройств для синхронизации двух и более сервомеханизмов;зажимным патронам, удерживающим обрабатываемые изделия радиально действующими элементами с помощью гидравлических средств, расположенных в патроне; гидравлическим системам с аккумуляторами;устройствам для сборки и разборки винтовых соединений металлических узлов и деталей

Способ монтажа крепежных винтов на тормозном цилиндре // 2470806

Изобретение относится к способу монтажа крепежных винтов на дне тормозного цилиндра согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к изготовленному с помощью способа тормозному цилиндру

Устройство для надевания и закатки кольца для крепления кольца на стержне // 2473416

Технологическая машина с электрическим приводом // 2497656

Изобретение относится к технологической машине с электрическим приводом, в частности к ручной электрической машине. Машина содержит электрический приводной двигатель, включаемый посредством элемента привода выключателя, и коробку передач, приводимую приводным двигателем. Коробка передач имеет одну первую и по меньшей мере одну вторую передачу. Элемент привода выключателя связан с коробкой передач с возможностью переключения последней со второй передачи на первую и с первой передачи на вторую посредством элемента привода выключателя. В результате обеспечивается быстрое и простое переключение передач без прерывания начатого рабочего процесса. 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

Станок для довертывания элементов замков на концах трубы // 2514356

Изобретение относится к станку для довертывания элементов (1) и (2) на концы трубы (3), например, из алюминиевых сплавов, имеющей муфтовое и ниппельное соединения. Техническим результатом является повышение качества свинчивания замковых соединений с трубой. Станок содержит шпиндельную бабку (4), патрон (5) для зажима ниппеля (1) и его вращения, датчик (6) оборотов первого элемента (1), расположенный на шпиндельной бабке (4) и кинематически связанный с приводным валом шпиндельной бабки (4), датчик (7) оборотов трубы (3), взаимодействующий с прижимным роликом (8), устройство зажима (9), установленное подвижно вдоль оси трубы (3), силоизмерительные датчики (10), расположенные с противоположных сторон устройства зажима (9). Устройство зажима (9) снабжено патроном зажима (11), жестко соединенного с поворотным валом (12) и двуплечим рычагом (13), взаимодействующим с силоизмерительными датчиками (10). Труба (3) расположена на опорах (14) рамы (15). Система управления (16) станка снабжена монитором (17). 2 ил.

Многошпиндельный гайковерт для завинчивания шпилек с угловым рассогласованием осей // 2516251

Изобретение относится к механизации технологических процессов и может быть использовано при разработке сборочных устройств для групповой сборки резьбовых деталей. Многошпиндельный гайковерт содержит корпус 1, размещенные в нем привод и несколько подвижных шпинделей 10 с инструментом 11 для захвата шпильки. Гайковерт оснащен центральной шестерней 5, кинематически связанной с приводом, муфтами 7, кинематически связанными с центральной шестерней 5 с одной стороны и со шпинделями 10 - с другой стороны, зубчатыми передачами 8, расположенными на выходных валах муфт 7, подпружиненными карданными валами 9, шарнирно связанными со шпинделями 10 с одной стороны и с выходными валами зубчатых передач 8 с другой стороны, и рамой 13, закрепленной в зоне завинчивания. На раме 13 установлены с возможностью поперечного перемещения планки 14. На планках с возможностью продольного перемещения установлены пластины 15 с направляющими втулками под шпиндели 10. Технический результат заключается в возможности переналадки гайковерта на требуемые межцентровые расстояния и возможности завинчивания групповых резьбовых соединений с малыми межцентровыми расстояниями. 3 ил.

Способ затяжки резьбового соединения // 2537061

Способ затяжки резьбового соединения может найти применение при сборке крупных ответственных резьбовых соединений в машиностроительной, автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности. Между гайкой и соединяемыми деталями устанавливают тарельчатую пружину, выполненную из сплава на основе никелида титана, которую предварительно охлаждают до температуры от минус 80°C до минус 120°C. Затяжку гайки осуществляют до деформации охлажденной тарельчатой пружины в плоскую шайбу. При повышении температуры до температуры окружающей среды, плоская шайба стремится вернуться в свое исходное состояние и обеспечивает гарантированное усилие затяжки резьбового соединения. Технический результат заключается в снижении крутящего момента с одновременным обеспечением необходимого и достаточного усилия затяжки резьбового соединения благодаря проявлению эффекта памяти формы сплава на основе никелида титана. 2 ил.

Поршневой гайковерт // 2548870

Изобретение относится к ручным механизированным устройствам с пневматическим приводом для затяжки и разборки резьбовых соединений. Гайковерт пневматический содержит корпус с установленными в нем кривошипами, поршневым приводом. Храповый механизм с блоком подпружиненных собачек. Вал с установленным на нем храповым колесом, который расположен в двух соосных подшипниках скольжения, запрессованных в корпус и крышку, прикрепленную к корпусу. На конце штока поршня установлена рейка для передачи развиваемого усилия поршня кривошипам с помощью зубчатого зацепления с собачками, входящими в зацепление с храповым колесом, установленным на выходном валу при помощи двух призматических шпонок для центрирования храпового колеса. Для реверсирования потока сжатого воздуха при выполнении рабочего цикла во фланце гайковерта установлен упор, выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения. Технический результат заключается в упрощении конструкции за счет изменения формы и расположения поршневого привода и привода храпового механизма. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Система измерения удлинения шпилек при одновременной затяжке гайковертом по значению момента // 2555275

Изобретение относится к области машиностроения. Система для измерения удлинения шпилек при одновременной затяжке гайковертом по значению момента содержит гайковерт с блоком передач с приводами с электронным управлением и штангами (53). Нижний конец штанги (53) снабжен трубным ключом (2). Штанга (53) снабжена интегрированным устройством для измерения удлинения шпилек, состоящим из двух частей. Первая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек состоит из индуктивного датчика (13), закрытого в корпусе (5) с помощью цанги (4), и упруго размещена через пружину сжатия (9) и подшипник (12) в капсуле (11). Капсула (11) жестко зафиксирована в трубном ключе (2), цанга (4) прижимается пружиной сжатия (9) на торец шпильки для обеспечения точной установки индуктивного датчика (13) на шпильке. Вторая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек расположена над первой частью и выполнена в виде направляющей, расположенной в трубе (1) с возможностью вращения, проходящей через отверстие в выходном валу для фиксации в блоке передач для предотвращения проворачивания. Первая часть интегрированной системы измерения удлинения шпилек является электрическим проводником, проводит через вторую часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек и блок передач и соединена со шкафом управления. Технический результат заключается в повышении точности и надежности завинчивания фланцевых соединений. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.