ПРЕДЕЛЬНЫЙ КЛЮЧ Российский патент 1997 года по МПК B25B23/142 

Изобретение относится к устройствам для тарированной затяжки резьбовых соединений и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен предельный ключ, содержащий кулачковый диск с рабочей головкой, качающийся мостик, плоскую пружину, микрометрическую винтовую пару. В ключе один конец мостика взаимодействует с диском, а другой с пружиной. Жесткость пружины регулируется перемещением вдоль рукоятки опоры пружины с помощью винтовой пары с отсчетом предельного момента по шкале.

Недостатком данной конструкции является то, что между рабочей головкой кулачкового диска и осью рукоятки имеется некоторое расстояние (плечо). При приложении усилия к рукоятке из-за наличия этого плеча на ось кулачкового диска действует боковой момент, стремящийся повернуть ее в сторону. Кулачковый диск установлен в подшипниках скольжения и этот боковой момент приводит к увеличению трения в подшипниках и искажению передаваемого момента. То есть не обеспечивается высокая точность срабатывания ключа.

Известна муфта предельного момента в которой вращение от вала передается втулке, в которую одним торцем упирается рабочая пружина, задающая величину передаваемого предельного момента, второй торец пружины упирается в регулирующее кольцо, неподвижно закрепленное в корпусе муфты посредством усиков и гайки. При работе муфты один торец пружины вращается по своей опоре с трением скольжения, что снижает точность срабатывания муфты.

После ввода оператором лезвия отвертки в шлиц ниппеля возрастает величина передаваемого крутящего момента и шарикоподшипники поднимаются по винтовому профилю кулачка. Вместе с шарикоподшипниками поднимается вверх и втулка, сжимая пружину. При этом втулка перемещается по валу и шпонке с трением скольжения, что так же способствует снижению точности срабатывания муфты.

Таким образом, несмотря на наличие в муфте девяти подшипников качения, она не избавлена от трения скольжения, наличие которого значительно влияет на точность срабатывания т.к. коэффициент трения скольжения стали по стали в 30.150 раз больше коэффициента трения качения стали по стали.

Из известных ключей наиболее близким по технической сущности к заявляемому является предельный фрикционный ключ, содержащий ведомый хвостовик, корпус, стальные шлифованные диски между которыми помещены кольца ферродо. Сила трения между дисками создается пружиной, натяжение которой регулируется навертыванием рукоятки на корпус.

К недостаткам этого ключа относится то, что при работе в его конструкции возникает трения скольжения в нескольких местах (кроме фрикционных пар):
между сопрягаемыми диаметрами (наружным) хвостовика и (отверстием) рукоятки от радиальной реакции передаваемого момента. Причем хвостовик со шлицами дополнительно увеличивает трение скольжения;
между сопрягаемыми диаметрами (наружным) хвостовика и (отверстием) корпуса от радиальной реакции передаваемого момента.

Из-за наличия трения скольжения при работе в известном ключе не обеспечивается высокая точность срабатывания.

Целью изобретения является повышение точности срабатывания ключа предельного момента.

Данная цель достигается тем, что в известном предельном ключе, содержащем установленную в корпусе подпружиненную фрикционную пару с регулировочным винтом и сменную рабочую головку, согласно изобретению, фрикционная пара составлена из контактирующих торцами ступенчатой оправки, установленной в подшипниках качения, и стакана, стопорящегося от поворота в корпусе фиксатором и опирающегося на регулировочный винт, а пружина установлена на оправке враспор между внутренним кольцом подшипника и буртиком оправки. В такой конструкции трение скольжения возникает только в одном месте: между торцами стакана и оправки, тем самым снижается число факторов, влияющих на точность срабатывания ключа, что выгодно отличает заявляемое изобретение от прототипа.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого предельного ключа, на фиг. 2 сечение А А на фиг.1.

Предельный ключ содержит ступенчатый цилиндрический корпус 1, ступенчатую оправку 2, установленную в подшипниках качения 3 и 4 корпуса 1 и прижатую плоскими торцем к плоскому торцу стакана 5 опирающегося на регулировочный винт 6, который стопорится гайкой 7. Пружина 8, установленная на оправке 2, упирается в торец внутреннего кольца подшипника качения 3 и буртик оправки. Стакан 5 стопорится от поворота относительно корпуса 1 фиксатором 9. В осевом отверстии и пазу ступенчатой оправки 2 установлена сменная рабочая головка 10, закрепленная винтом 11.

Плоский торец ступенчатой оправки 1й, прижатый к торцу стакана 5, образует фрикционную пару, момент трения которой можно рассчитать по формуле [4]

где f_пр приведенный коэффициент трения;
f коэффициент трения скольжения;
Q усилие прижима;
d диаметр отверстия в оправке 1;
D диаметр торца оправки 1.

Предельный ключ работает следующим образом.

При тарировании ключа регулировочный винт 6 заворачивается и перемещает стакан 5 и ступенчатую оправку 2 в осевом направлении. При этом пружина 8 сжимается, а усилие прижима плоского торца оправки 2 к торцу стакана 5 возрастает. При достижении заданного предельного момента регулировочный винт 6 стопорится гайкой и закрывается крышкой.

При заворачивании предельным ключом винта (гайки) крутящий момент от корпуса 1 через плоскую фрикционную пару (торец стакана 5 торец ступенчатой оправки 2) передается на рабочую головку 10. При достижении заданного предельного момента затяжки стакан 5 с корпусом 1 проворачиваются относительно неподвижных ступенчатой оправки 2 и рабочей головки 10. Вместе с корпусом 1 поворачиваются наружные кольца подшипников качения 3 и 4 относительно неподвижных внутренних колец.

Таким образом, снабжение предельного ключа плоской фрикционной парой с использованием сухого трения (например, сталь по стали) позволяет рассчитывать габариты ключа по заданной величине предельного момента. Применение подшипников качения в сочетании с установкой в них ступенчатой оправки с пружиной упирающейся в торец внутреннего кольца подшипника качения и буртик оправки повышает точность срабатывания ключа, т.к. в нем полностью исключено трение скольжения (кроме рабочей фрикционной пары. Кроме того, износ фрикционной пары не будет оказываться на работоспособности ключа при длительной эксплуатации.

Сущность изобретения: фрикционная пара предельного ключа выполнена в виде ступенчатой оправки 2 и стакана 5. Оправка 2 установлена в подшипниках 3,4. Стакан 5 оперт на регулировочный винт 6 и застопорен от поворота относительно корпуса 1 фиксатором 9. Пружина 8 установлена на оправке 2 враспор между ее буртиком и торцем внутреннего кольца подшипника 3. Крутящий момент на рабочую головку 10 передают от корпуса 1 через фрикционную пару 5, 2. При достижении заданного предельного момента затяжки стакан 5 с корпусом 1 проворачиваются относительно неподвижных оправки 2 и головки 10. 2 ил.

Предельный ключ, содержащий установленную в корпусе подпружиненную фрикционную пару с регулировочным винтом и сменную рабочую головку, отличающийся тем, что фрикционная пара составлена из контактирующих торцами ступенчатой оправки, установленной в подшипниках качения, и стопорящегося фиксатором от поворота в корпусе опирающегося на регулировочный винт стакана, а пружина установлена на оправке враспор между внутренним кольцом подшипника и буртиком оправки.