Способ затяжки резьбовых соединений Советский патент 1989 года по МПК B25B23/14 G01L5/24 

Изобретение относится к механизированной тарированной сборке резьбовых соединений и может быть использовано, в различных отраслях машиностроения.

Цель изобретения - повышение на-, дежности за счет повьш1ения точности обеспечения требуемого усилия затяжки.

На фиг.1 изображена принципиаль- ,ная схема устройства для реализации данного способа; на фиг. 2 - графики зависимостей крутящего момента М и усилия затяжки Q от угла С|) поворота гайки.

Способ осуществляют гайковертом 1 (см.иг.1), оснащенным микропроцессором 2, датчиком 3 для измерения угла поворота гайки, датчиком 4 для измерения прикладываемого к гайке крутящего момента и элементами 5 согласования датчиков исполнительного механизма включения-выключения привода 6 гайковерта 1 и микропроцессора 2

Затяжка резьбового соединения производится до достижения конечного угла поворота гайки

if.

р

где (Р - начальный угол поворота

гайки; (Вр - расчетный угол поворота

гайки. Определяют значение t 360Q-rР

fp

-Zl-A; ,

4 CD 00 42 01

где Qy - требуемое усилие затяжки; Р - шаг резьбы; i - номер детали в соединении (индекс О приписьгоается к болту);

3

- число деталей в соединении

41

51 ; суммарная податливость де- ° талей в соединении. Завершение процесса обжатия сты- ta можно определить разшлми метода«Ив

Вариант 1„ Экспериментально установлено, что для обжатия стыка (уп- ругопластического обжатия микроне- розностей и достижения номинального прилегания деталей) достаточно приложить момент, не превьшающий 30 % от момента М , требуемого для обес- |печения Qy..

После окончания обжатия стыка за |висимость-М f(vp) будет прямо пропорциональна. Значит., если начинать 4)иксировать значения крутящего момета на гайке через определенный угол поворота гайки (например, через 10 1C момента М, равного 30 % от требуе JMoro, то значения зафиксированных JMOMeHTOB и углов поворота гайки бу- ;дут принадлежать прямолинейному участку зависимости М (-) ( фиго2 участок АВ)о

Приближенно М. можно определить по формуле

М,

0,2 ,

где d

- наружный диаметр резьбы. Значение М - OjOeQ -d закладывается в память микропроцессора. Возможно вычисление его и по программе, тогда задаются d Вариант 2 о При достижении прямо пропроциональной зависимости момента от угла поворота гайки (участок АВ на фиго2) отношение приращения угла поворота к приращенкю момента ,на гайке станет равным постоянной величинео Значитj с момента включения тривода гайковерта мккропроцес- cof через каждые Atp дохшен вычислять отношекие &(.р /ЬМ и сравнивать его с предьщущим. Достижение постоянства отношения Аф/ДМ является сигналом о эавершенш процесса обжатия стыкал

Вариант 3с, Микропроцессор постоянно анализирует результаты последних трех измерений момента на гайке и ее угда пово)отао Если три точки, например Е, (фд, М), E,j(cf54, М, ) и Е,(%,, ,) окажутся на одной нрямой, то это явится сигналом об окончании обжатия стыка

Необходимым и достаточным условием принадлежности точек Е,

ЕЗ и Е,

прямой является равенство нул определителя третьего порядка:

М.

Ц з..

Ч

42

М, М

М

5-и

94i

1

1

О

Практически отношение й(Р/йМ после обжатия стыка,строго постоянным не будет, поэтому необходимо в прог5 рамму по вариантам 2 и 3 вводить поправочные коэффициенты, учитьгоающие отклонение отношения от константы и отклонение от равенства нулю определителя с

0 В дальнейшем для определения завершения процесса обжатия стьпса используется метод, изложенньй в варианте 1 о

,Цля определения Ср с момента

5 включения привода гайковерта микропроцессор 2 сравнивает текущее значение момента на гайке с моментом М„ При достижении текущим моментом знаj,

чения М микропроцессор 2 фиксиру- 0 ет этот момент, присвоив ему индекс i (MJ М )а и соответствукщий ему угол поворота гайки (CfO. Далее с интервалами, равными uq запоминаются еще несколько (например, четыре значений моментов и соответст5

вующих им.углов поворота гайки М;

иСРн

М

141

14-3

н, . М; + г ид);+ (р; , М ,-4 и ср;+4.

Теоретически отношение прираще0 кия угла поворота гайки к приращению момента на Гайке на участке прямо пропорциональной, зависимости М f((|) должно оставаться постоянным Практически в результате колебаний

5 значений коэффициентов трения в процессе затяжки на линейную часть зависимости М f (С) накладываются помехи j Toe эти отношения для каждого измерения не будут строго постояниымИд Микропроцессор 2 вычисляет эти отношения и производит выравнивание их по методу наименьших квадр атово Поэтапно

0

55

ctgoi;

Ф.ч, -

-м-;.

ctgcrf.;+,

tpu.i- ibvi

м1;--- м7

41

ct go6 -i- l- g -it«i g gofrts Тогда (смофиго2).

.Ч4- М Ctgo6,

или

Ml

«

гк-и

М.

(п (Р

° - х- -k.,--K

где п - число замеров крутящего момента и угла поворота гайки после обжатия стыка Для контроля хода процесса затяжки микропроцессор 2 продолжает через каждые uLf вычислять отношение приращения угла поворота гайки к прира- щенгао момента на ней и сравнивать его с найденным значением ctgoioEcnH это отношение не отличается от ctgo6 н а величину, больше допустимой,процесс продолжается, а в противном случае микропроцессор 2 вырабатывает сигнал на останов привода гайковер- та и сигнализирует оператору об отк- лонёнии процесса от нормального {причиной чего может быть бракованная

s

4934546

угла поворота гайки и момента на ней для конкретного затягиваемого резьбового соединения с присущими

g только ему твердостью деталей, час-- тотой сопрягаемых поверхностей,условиями смазки, вида покрытий,удельного давления на контактирунадих поверхностях и других факторов, харак10 теризующнх это соединение и влияющих на зависимости М f (ср) и Q f (tp). Следовательно, Ср| определяется для конкретного резьбового сое- диненияа Дпя болтов даже одной и той

15 же партии, стягивающих одинаковые детали, очевидно, будет разброс конечного угла поворота гайки Cf но заданное усилие Q будет достигаться одинаковым Точность усилия затяжки

20 резьбового соединения зависит только от точности датчиков,, входящих в

, систему устройства, реализующего способ, и от точноЪти расчета угла поворота гайки Cfp,

25 Примере Производилась затяжка гайки шпильки крепления крышки блока цилиндров двигателя Резьба М 24 X 2„ Расчетное усилие затяжки Q-J- 173637 Но Коэффициенты податяк30 вости, м/Н: болта Л, 5,3 10 ; крышки о, 21 прокладки Л 0,005-10 ; корпуса -А ф, 1,712.10-,

Расчетный угол поворота гайки.

Изобретение относится к тарированной сборке резьбовых соединений. Цель изобретения - повышение надежности. По углу поворота гайки измеряют текущее значение прикладываемого к гайке момента и оканчивают затяжку при угле поворота гайки, равном сумме расчетного и начального углов. Значение последнего определяют после обжатия стыка, замеряя приращение крутящего момента, приращение угла поворота и определяя их отношение, а затем вычитают из текущего значения угла поворота произведение текущего крутящего момента на указанное отношение. 2 ил.

резьба, попадание посторонних частиЦ 35 усилие затяжки Q

и т„п„). Если нарушений процесса затяжки нет, микропроцессор дает команду на останов привода гайковерта при достижении конечного угла поворота гайки С , При этом подается соответствующий сигнал и оператору

Таким образом, перед началом затяжки резьбового соединения оператор должен ввести в память микро- . процессора 2 значения наружного- диаметра d резьбы болта или шпильки, требуемое усилие затяжки Q, тага измерений угла поворота гайки , расчетного угла поворота tfр и допускаемого отклонения ctgo((%). По этим параметрам микропроцессор 2 в ходе затяжки резьбового соединения определяет конечный угол поворота гайки (Pf , соответствующий заданному Q, и прекращает затяжку при его достижении

Причем ctg&4 Р|с микропроцессором 2 определяются по замерам

Q-r . в 360 -р- 226 .

Приняли, что процесс обжатия ст ка завершается до достижения момен ° та .

М 0,06 Q d 250 Нм,

Значение % 226,М 250 Нм шаг & 0 были введены в память микропроцессора 2 о При включении п вода гайковерта микропроцессор -2 ч рез некоторое время запомнил: М- 250, Cf; 85; М ,, 288,(f ;, 9 Mi4Z 325,lf,4i 105; М, 360 q) 115; М,Ч4 400, 125. далее микропроцессор 2 определил: ctg 06 0,267;4fo Ч г-к - M,44ctg

Чо 244

50

55

При достижении гайкой-угла пово рота, равного 244, микропроцессор 2 дал команду на отключение привод гайковерта. Достигнутое усилие зат

Q-r . в 360 -р- 226 .

Приняли, что процесс обжатия стыка завершается до достижения момен- ° та .

М 0,06 Q d 250 Нм,

Значение % 226,М 250 Нм, шаг & 0 были введены в память микропроцессора 2 о При включении привода гайковерта микропроцессор -2 через некоторое время запомнил: М- 250, Cf; 85; М ,, 288,(f ;, 95; Mi4Z 325,lf,4i 105; М, 360; q) 115; М,Ч4 400, 125. далее микропроцессор 2 определил: ctg 06 0,267;4fo Ч г-к - M,44ctgoC4

Чо 244

0

55

При достижении гайкой-угла поворота, равного 244, микропроцессор 2 дал команду на отключение привода гайковерта. Достигнутое усилие затяз к|и составило 174600 Н, т.во отклонение от требуемого меньше 5%.

,Формула изобретения

Способ затяжки резьбовых соедине- нЦй, заключакщийся в прилохсении к крутящего момента, измерении у|гла поворота гайки и окончании за- т|яжки при достижении требуемого зна- ения угла отличающийся тем, что, с целью повьшения надеж- цости, измеряют текущее значение

крутящего момента и окончание затяжки производят при.угле поворота,равном сумме расчетного и начгшьного углов, а последний определяют после обжатия стыка, для чего замеряют приращение крутящего момента и приращение угла поворота и вьпштают из текущего значения угла поворота про- изведени е текущего крутящего момента на отношение приращения утла поворота к приращению крутящего момента.

.1

)

tffue.2