Стенд для испытания ударных гайковертов Российский патент 2023 года по МПК G01L5/24 B25B21/02 

Изобретение относится к области техники, а именно: к приспособлениям, которые могут быть использованы при испытаниях на долговечность и надежность оборудования для сборки-разборки резьбовых соединений, когда требуется имитировать различные сочетания нагрузок, возникающих при ударной затяжке таких соединений.

Известны различные конструкции стендов для испытания ударных гайковертов, например, которые содержат корпус и связанные с ним имитатор болта и имитатор гайки [1, 2, 3]. Недостатком таких конструкций является недопустимо большие контактные напряжения между соприкасающимися поверхностями имитаторов при их переходе в новое начальное положение. Указанное обстоятельство приводит к необходимости замены поверхностей трения в связи с их частым разрушением. А это, в конечном счете, не только уменьшает надежность этой конструкции стенда, но еще и повышает его стоимость и сужает область их применения.

В качестве прототипа выбрана конструкция стенда для испытания ударных гайковертов [4], в котором частично устранен указанный выше недостаток. Стенд содержит корпус, связанный с ним имитатор болта и имитатор гайки с размещенным на нем профильным кулачком. Он имеет два гидравлических нагружающих устройства с соответствующей гидросистемой, причем одно из этих устройств выполнено в виде силового гидроцилиндра, взаимодействующего с имитатором гайки. Гидросистема нагружающих устройств оснащена аккумуляторами и управляющим плунжерным гидроцилиндром, плунжер которого через ролик взаимодействует с профильным кулачком имитатора гайки. Второе нагружающее устройство, имитирующее стержень болта, конструктивно выполнено таким, что содержит неполно поворотный двигатель.

Общими существенными признаками известного и заявляемого стендов для испытаний ударных гайковертов является наличие в конструкции корпуса, с которым связан имитатор болта и имитатор гайки, и на котором размещен профильный кулачок, два гидравлических нагружающих устройства с соответствующей гидросистемой, одно из этих устройств выполнено в виде силового гидроцилиндра, взаимодействующего с имитатором гайки, гидросистема нагружающих устройств оснащена газогидравлическими аккумуляторами и управляющим плунжерным гидроцилиндром, плунжер, который через ролик взаимодействует с профильным кулачком имитатора гайки.

Недостатком известного стенда для испытания ударных гайковертов является его конструктивная сложность и не полное соответствие реальным режимам испытаний. Наличие неполно поворотного двигателя при имитации стержня болта не обеспечивает эквивалентности режимов ударного соприкосновения деталей гайковерта на стенде и при реальной затяжке резьбового соединения. При работе такого имитатора отсутствует диссипация энергии единичного удара на преодоление сил трения, что приводит к несоответствию энергетического баланса в системах, представленной в стенде и сравниваемой реальной.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача упрощения конструкции за счет усовершенствования второго нагружающего устройства.

Технический результат достигается тем, что имитатор гайки выполнен в виде призмы с гладким осевым отверстием, имитатор болта представляет собой жестко закрепленный в корпусе и проходящий через осевое отверстие призмы цилиндрический стержень с головкой, опирающейся через упорный подшипник на верхний торец призмы, второе нагружающее устройство выполнено в виде гидрозажима, содержащего жестко связанную с цилиндрическим стержнем тонкую цилиндрическую диафрагму, которая взаимодействует с осевым отверстием призмы, герметическая полость посредством выполненных в цилиндрическом стержне радиального и осевого отверстий соединена с гидросистемой гидрозажима, плунжерный гидроцилиндр содержит две рабочих полости, одна из которых подключена к гидросистеме силового гидроцилиндра, а другая - к гидросистеме гидрозажима.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

фиг. 1 - продольный разрез стенда для испытания ударных гайковертов,

фиг. 2 - сечение по АА фиг. 1.

На корпусе 1 стенда размещен имитатор гайки, представляющий собой призму 2 с профильным кулачком 3 и гладким осевым отверстием, через которое проходит упругий стержень 4 имитатора болта, резьбовой конец которого посредством гайки 5 жестко закреплен в корпусе 1 стенда, а головка 6 через упорный подшипник 7 опирается на торец призмы 2. Стенд снабжен двумя гидравлическими нагружающими устройствами. Первое нагружающее устройство выполнено в виде размещенного под торцом призмы 2 силового гидроцилиндра 8, в поршне 9 которого выполнен канал 10 для подачи жидкости в рабочую полость 11. Второе нагружающее устройство выполнено в виде гидрозажима, содержащего тонкую цилиндрическую диафрагму 12, торцы которой герметично соединены со стержнем 4 таким образом, что между диафрагмой 12 и стержнем 4 образуется полость 13, соединенная радиальным каналом 14 с глухим отверстием 15 стрежня. При этом цилиндрическая диафрагма 12 взаимодействует с поверхностью гладкого осевого отверстия призмы 2.

Кроме того, на корпусе 1 стенда закреплен управляющий плунжерный гидроцилиндр 16 с двухступенчатым плунжером 17 и с двумя жидкостными полостями. Плунжер 17 через ролик 18 взаимодействует с профильным кулачком 3 призмы 2. Жидкостная полость 19 плунжерного гидроцилиндра 16 трубопроводом 20 соединена с газогидравлическим аккумулятором 21 и через канал 10 с гидросистемой силового гидроцилиндра. Вторая жидкостная полость 22 плунжерного гидроцилиндра 16 также соединена трубопроводом 23 с газогидравлическим аккумулятором 24 и через глухое осевое отверстие 15 стержня 4 с полостью 13 гидрозажима.

Призма 2 может выполняться сменной с различным профилем кулачка 3. Изменение профиля кулачка 3 с соответствующим выбором газогидравлических аккумуляторов 21 и 24 позволяет менять характеристики имитируемого резьбового соединения.

Стенд для испытания ударных гайковертов работает следующим образом. Перед началом испытаний путем установки призмы 2 с соответствующим профилем кулачка 3 и подключения необходимых газогидравлических аккумуляторов 21 и 24 с соответствующим давлением их зарядки, задают осевую и крутильную жесткости имитируемого резьбового соединения. При этом создается небольшое предварительное давление в гидросистеме силового 8 и управляющего 16 гидроцилиндров, а также в гидросистеме полости 13 гидрозажима. Этим обеспечивается прижатие силового гидроцилиндра 8 к торцу призмы 2 и прижатие ролика 18 к профильному кулачку 3 призмы 2. После установки гайковерта и включения его привода, имитаторы передают ударно-вращательные импульсы. Под действием каждого импульса призма 2 поворачивается, взаимодействуя при этом с торцевой поверхностью силового гидроцилиндра 8 и с диафрагмой 12 гидрозажима, в результате чего осуществляется закручивание стержня 4 на некоторый угол.

Вместе с призмой 2 поворачивается профильный кулачок 3, заставляя плунжер 17 через ролик 18 перемещаться в корпусе управляющего гидроцилиндра 16. При этом возрастает давление рабочей жидкости в гидросистеме силового гидроцилиндра 8 (первое нагружающее устройство), и в полости гидрозажима (второе нагружающее устройство), что вызывает увеличение сопротивления вращению призмы 2.

В конце удара, когда энергия ударного импульса израсходована на преодоление моментов трения, происходит раскручивание стержня совместно с поворотом призмы 2 относительно торца силового гидроцилиндра 8 до уравновешивания моментов трения на поверхности торца призмы 2 и цилиндрической диафрагмы 12 гидрозажима. При следующем ударном импульсе новый поворот призмы 2 требует преодоления увеличенного сопротивления ее вращению. Этот процесс происходит под действием ударных импульсов гайковерта до тех пор, пока профильный кулачок 3 поворачивается на угол, обеспечивающий наибольшее удаление плунжера 17, что соответствует углу поворота гайки при затяжке имитируемого резьбового соединения. После прохождения наибольшего удаления плунжер 17 возвращается в исходное положение. Давление в полости 11 рабочего гидроцилиндра 8 и полости 13 гидрозажима падает до исходного, и цикл повторяется. Зоны удаления и зона сближения на профильном кулачке 3 могут быть выполнены симметричными, что может позволить за один поворот призмы 2 осуществить завинчивание и развинчивание имитируемого резьбового соединения.

В результате проведено усовершенствование второго нагружающего устройства, выполненного в виде гидрозажима. В результате чего появилась возможность исключения неполно поворотного гидравлического двигателя, что привело к упрощению конструкции стенда для испытания ударных гайковертов. При этом произошло выполнение основного условия о том, что энергия, поглощаемая в имитаторе, равна энергии, затраченной на затяжку резьбового соединения.

Таким образом, предложенная конструкция стенда для испытания ударных гайковертов позволяет упростить конструкцию за счет усовершенствования второго нагружающего устройства стенда, что, в свою очередь, обеспечивает эквивалентность режимов испытаний на этом стенде и режимах нагружения деталей гайковертов при реальной затяжке резьбового соединения, а в целом это позволит улучшить надежность сборочных операций.

Источники информации

1. RU 2354944 С2, G01L 5/24 (2006.01). Стенд для контроля крутящего момента гайковертов. Устинов В.В. -: 2007114001/28, заявлено 13.04.2007;опубл. 10.05.2009. Бюл. №13. - 5 с.

2. RU 2337336 С2, G01L 5/24 (2006.01), G01M 7/04 (2006.01). Контрольно-диагностический стенд. Ланщиков А.С. 2006139224/28, 07.11.2006; опубл. 27.10.2008 Бюл. №30. - 7 с.

3. RU 2354944 С2, G01L 5/24 (2006.01). Стенд для контроля крутящего момента пневматических гайковертов. Жаров С.В., Сорокин В.Н., Устинов В.В.. -: 2007114001/28, заявлено 03.03.2014; опубл. 10.06.2015 Бюл. №16 и 18.12.2018. Бюл. №35. - 10 с.

4. А.С. СССР №867632, В25В 21/00, G01M 19/00. Стенд для испытания ударных гайковертов / В. М. Искрицкий, В.М. Сибогатов. Опубл. 30.09.81, Бюл. №36.

Изобретение относится к приспособлениям, которые могут быть использованы при испытаниях на долговечность и надежность оборудования для сборки-разборки резьбовых соединений, когда требуется имитировать различные сочетания нагрузок, возникающих при ударной затяжке таких соединений. Стенд для испытания ударных гайковертов содержит корпус, связанные с ним имитатор болта и имитатор гайки с размещённым на нём профильным кулачком, два гидравлических нагружающих устройства, одно из которых выполнено в виде силового гидроцилиндра, взаимодействующего с имитатором гайки, при этом гидросистема нагружающих устройств снабжена газогидравлическими аккумуляторами и управляющим плунжерным гидроцилиндром, плунжер которого снабжен роликом, взаимодействующим с профильным кулачком имитатора гайки. При этом имитатор гайки выполнен в виде призмы с гладким осевым отверстием, имитатор болта представляет собой жестко закреплённый в корпусе и проходящий через осевое отверстие призмы цилиндрический стержень с головкой, опирающейся через упорный подшипник на верхний торец призмы, второе нагружающее устройство выполнено в виде гидрозажима, содержащего цилиндрическую диафрагму, взаимодействующую с поверхностью гладкого осевого отверстия призмы, при этом торцы цилиндрической диафрагмы герметично соединены со стержнем таким образом, что между диафрагмой и стержнем образована полость, соединенная радиальным каналом с глухим осевым отверстием стрежня и с гидросистемой гидрозажима, плунжерный гидроцилиндр содержит две рабочих полости, одна из которых подключена к гидросистеме силового гидроцилиндра, а другая - к гидросистеме гидрозажима. Техническим результатом является упрощение конструкции за счет усовершенствования второго нагружающего устройства, выполненного в виде гидрозажима. 2 ил.

Стенд для испытания ударных гайковертов, содержащий корпус, связанные с ним имитатор болта и имитатор гайки с размещённым на нём профильным кулачком, два гидравлических нагружающих устройства, одно из которых выполнено в виде силового гидроцилиндра, взаимодействующего с имитатором гайки, при этом гидросистема нагружающих устройств снабжена газогидравлическими аккумуляторами и управляющим плунжерным гидроцилиндром, плунжер которого снабжен роликом, взаимодействующим с профильным кулачком имитатора гайки, отличающийся тем, что имитатор гайки выполнен в виде призмы с гладким осевым отверстием, имитатор болта представляет собой жестко закреплённый в корпусе и проходящий через осевое отверстие призмы цилиндрический стержень с головкой, опирающейся через упорный подшипник на верхний торец призмы, второе нагружающее устройство выполнено в виде гидрозажима, содержащего цилиндрическую диафрагму, взаимодействующую с поверхностью гладкого осевого отверстия призмы, при этом торцы цилиндрической диафрагмы герметично соединены со стержнем таким образом, что между диафрагмой и стержнем образована полость, соединенная радиальным каналом с глухим осевым отверстием стрежня и с гидросистемой гидрозажима, плунжерный гидроцилиндр содержит две рабочих полости, одна из которых подключена к гидросистеме силового гидроцилиндра, а другая - к гидросистеме гидрозажима.