СПОСОБ ЗАТЯЖКИ ГРУППОВЫХ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 2000 года по МПК B25B21/00 B25B23/14 

Изобретение относится к точному машиностроению и может быть использовано при затяжке стандартных групповых резьбовых соединений для повышения надежности герметичности по плоскостям разъемов корпусных деталей, например при сборке сосудов высокого давления.

Для обеспечения свободы поперечных, по отношению к осям болтов, деформаций корпусных деталей групповых резьбовых соединений затяжку одинарных резьбовых соединений, входящих в групповое, осуществляют, поочередно, в заданной последовательности, передавая на резьбовые элементы одинарных резьбовых соединений одинаковые по величине моменты завинчивания. Этот способ не обеспечивает надежности герметичности по плоскостям разъемов корпусных деталей точных машин, т.к. после затяжки очередных одинарных резьбовых соединений силы затяжки, действующие в ранее затянутых одинарных резьбовых соединениях, изменяются.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ затяжки одинарных резьбовых соединений, в котором замеряют передаваемые на резьбовой элемент моменты завинчивания и отвинчивания, рассчитывают по предложенной формуле величину силы затяжки, сравнивают вычисленную величину с заданной величиной, определяют величину ее отклонения от заданной величины, по ней рассчитывают необходимый угол доворота резьбового элемента для обеспечения заданной величины силы затяжки, доворачивают резьбовой элемент на этот угол (Патент РФ N 2025270, МПК⁶ B 25 B 21/00, 1994). Этот способ не учитывает особенностей динамики процесса затяжки групповых резьбовых соединений и изменений вариантов последовательности поочередной затяжки одинарных резьбовых соединений на их податливость.

Задача изобретения заключается в повышении надежности герметичности по плоскостям разъемов корпусных деталей стандартных групповых резьбовых соединений за счет выравнивания сил затяжки во всех одинарных резьбовых соединениях, входящих в групповое, до номинально одинаковой заданной величины.

Это достигается тем, что применяют способ затяжки групповых резьбовых соединений, включающий измерение передаваемого на резьбовой элемент момента завинчивания, момента его отвинчивания, расчет силы затяжки, сравнивание величины вычисленной силы затяжки с заданной величиной силы, определение величины ее отклонения от заданной величины, по ней расчет необходимого угла доворота резьбового элемента для обеспечения заданной величины и доворот резьбового элемента на этот угол, в отличие от прототипа, затягивают групповое резьбовое соединение предварительно путем поочередной затяжки, в заданной последовательности, одинарных резьбовых соединений, входящих в групповое, с передачей на резьбовые элементы, одинарных резьбовых соединений одинаковых по величине моментов завинчивания и выполняют дополнительные операции для выравнивания сил во всех одинарных резьбовых соединениях:
- прикладывают к резьбовому элементу одинарного резьбового соединения, предварительно затянутого по очередности первым, момент отвинчивания и регистрируют его максимальную величину в то мгновение, когда резьбовой элемент начнет отворачиваться, отворачивают резьбовой элемент на малый, замеряемый по величине, угол отворота и при достижении заданной его величины регистрируют минимальную величину момента отвинчивания, прикладывают к этому же резьбовому элементу момент завинчивания и регистрируют его минимальную величину в то мгновение, когда резьбовой элемент начнет заворачиваться, заворачивают резьбовой элемент на такой же замеряемый по величине угол доворота, как и при отворачивании этого же резьбового элемента и при достижении его заданной величины регистрируют максимальную величину момента завинчивания;
- при расчете действительной величины силы затяжки данного одинарного резьбового соединения используют только максимальные величины замеренных моментов завинчивания и отвинчивания;
- при расчете угла доворота резьбового элемента данного одинарного резьбового соединения, для увеличения действительной величины силы затяжки до заданной, используют численную величину его суммарного коэффициента податливости, которую рассчитывают по формуле:

где ϕ - угол реверсивного поворота резьбового элемента, град.,
p - шаг резьбы, мм,
M_зimax, M_отвimax, M_зimin, M_отвimin - максимальные и минимальные величины замеренных моментов завинчивания и отвинчивания, Н мм;
- после доворота резьбового элемента данного одинарного резьбового соединения на расчетный по величине угол выполняют все вышеперечисленные дополнительные операции для остальных одинарных резьбовых соединений, последовательно, в порядке их очередности при предварительной затяжке группового резьбового соединения.

Для осуществления способа применяют комплексную механоэлектронную систему, управляемую ЭВМ, подобную системе, применяемой при "градиентном" способе затяжки одинарных резьбовых соединений. Она замеряет малые приращения момента завинчивания и угла заворачивания резьбового элемента, преобразует их в электрические импульсы и направляет для анализа в ЭВМ (Гельфанд М.П., Ципенюк А. И. , Кузнецов О.К. Сборка резьбовых соединений. М., Машиностроение, 1978, 104 с.). Для осуществления предлагаемого способа эту систему усовершенствуют. Она должна аналогичным образом замерять приращения момента отвинчивания и угла отворачивания резьбового элемента, а также подавать оператору звуковые и световые сигналы о правильном выполнении способа.

Способ осуществляют в нижеперечисленной последовательности.

1. Вводят в память ЭВМ необходимые численные величины: одинаковой для всех одинарных резьбовых соединений силы затяжки Q_зн, Н; шага резьбы P, мм; реверсивного угла поворота резьбового элемента ϕ, град. и др.

2. Затягивают групповое резьбовое соединение предварительно.

3. Устанавливают механическую часть системы на одинарное резьбовое соединение, затянутое по очередности первым. Передают на резьбовой элемент момент отвинчивания до появления звукового и светового сигналов. Передают аналогичным образом момент завинчивания. Делают доворот резьбового элемента также до появления сигналов.

4. Переставляют поочередно механическую часть системы на остальные одинарные резьбовые соединения в порядке очередности их при предварительной затяжке и аналогичным образом выравнивают в них силы до номинально одинаковой заданной величины.

5. Электронная часть системы, управляемая ЭВМ, выполняет нижеперечисленные функции.

5.1. Управляет процессом затяжки группового резьбового соединения, подачей звуковых и световых сигналов.

5.2. Вычисляет величину действующей в данном одинарном резьбовом соединении, силы затяжки по формуле:

5.3. Вычисляет величину отклонения ΔQ_зi, Н действующей в данном одинарном резьбовом соединении силы от заданной величины, по формуле:
Δ Q_зi = Q_зн - Q_зi, Н,
5.4. Вычисляет величину суммарного коэффициента податливости λ_ci, мм/Н данного одинарного резьбового соединения по предложенной выше формуле.

5.5. Вычисляет величину угла доворота Δϕ_i, град. каждого одинарного резьбового соединения, используя вычисленные только для него числовые величины: ΔQ_зi и λ_ci; применяя формулу:

Для получения сверхвысокой точности дополнительные операции повторяют.

Способ повышает надежность герметичности по плоскостям разъемов корпусных деталей стандартных групповых резьбовых соединений.

Изобретение относится к точному машиностроению и может быть использовано при затяжке стандартных групповых резьбовых соединений, например при сборке сосудов высокого давления. В затянутом ответственном групповом резьбовом соединении предложено путем применения механоэлектронной системы, управляемой ЭВМ, выравнивать силы затяжки одинарных резьбовых соединений, входящих в групповое, до одинаковой заданной величины. В результате повышается надежность герметичности по плоскостям разъемов корпусных деталей стандартных групповых резьбовых соединений.

Способ затяжки групповых резьбовых соединений, включающий измерение передаваемого на резьбовой элемент момента завинчивания, момента его отвинчивания, расчет силы затяжки, сравнивание величины вычисленной силы затяжки с заданной величиной силы, определение величины ее отклонения от заданной величины, по ней расчет необходимого угла доворота резьбового элемента для обеспечения заданной величины и доворот резьбового элемента на этот угол, отличающийся тем, что затягивают групповое резьбовое соединение предварительно путем поочередной затяжки в заданной последовательности одинарных резьбовых соединений, входящих в групповое, с передачей на резьбовые элементы одинарных резьбовых соединений одинаковых по величине моментов завинчивания и выполняют дополнительные операции для выравнивания сил во всех одинарных резьбовых соединениях до номинально одинаковой заданной величины, для чего прикладывают к резьбовому элементу одинарного резьбового соединения, предварительно затянутого по очередности первым, момент отвинчивания и регистрируют его максимальную величину в то мгновение, когда резьбовой элемент начнет отворачиваться, отворачивают резьбовой элемент на малый замеряемый по величине угол отворота и при достижении заданной его величины регистрируют минимальную величину момента отвинчивания, прикладывают к этому же резьбовому элементу момент завинчивания и регистрируют его минимальную величину в то мгновение, когда
резьбовой элемент начнет заворачиваться, заворачивают резьбовой элемент на такой же замеряемый по величине угол доворота, как и при отворачивании этого же резьбового элемента, и при достижении его заданной величины регистрируют максимальную величину момента завинчивания, причем при расчете действительной величины силы затяжки данного одинарного резьбового соединения используют только максимальные величины замеренных моментов завинчивания и отвинчивания; при расчете угла доворота резьбового элемента данного одинарного резьбового соединения для увеличения действительной величины силы затяжки до заданной используют численную величину его суммарного коэффициента податливости, которую рассчитывают по формуле

где ϕ - угол реверсивного поворота резьбового элемента, град;
p - шаг резьбы, мм;
M_зimax, M_отвimax, M_зimin, M_отвimin - максимальные и минимальные величины замеряемых моментов завинчивания и отвинчивания, Н мм;
и после доворота резьбового элемента данного одинарного резьбового соединения на расчетный по величине угол выполняют все вышеперечисленные дополнительные операции для остальных одинарных резьбовых соединений последовательно в порядке их очередности при предварительной затяжке группового резьбового соединения.