Устройство для контроля усилий в болтах Советский патент 1992 года по МПК G01L5/24 B23P19/06 

Изобретение относится к области машиностроения и можег быть использовано для контроля осевых усилий, вызывающих деформации головок болтов.

Известны устройства контроля усилий в бол гах, основанные на регистрации степени деформации их головок.

Известно устройство и способ измерения натяжения в болтах, т.е. электрический способ измерения деформаций.

В этом устройстве предусмотрено выполнение в головке болта (со стороны ее прилегания к стягиваемой детали) кольцевой канавки, примыкающей к тел у (стержню) болта. По мере затяжки болта возрастают усилия затяжки, которые деформируют (прогибают) торцовую поверхность головки болта. Во время прогиба головки щуп (штифт) перемещается и включает датчик.

В ключе, че датчика характеризует достижение задан 0го усилия затяжки бол га.

Существенными недостатками устройства для контроля усилий в болтах являются: необходимость выполнения кольцевой канавки в головке болта, что фактически сокращает высоту головки на глубину канавки и, следовательно, уменьшает прочность болта; принятие торцовой поверхности головки болта в качестве контролируемой, что требует обработки по высокому классу точности всей поверхности головки каждого болта, в котором предусматривается контроль усилия затяжки; контроль усилия в болте только по величине прогиба поверхности головки, что не позволяет ожидать высокой точности от этого способа измерений.

изобретения является повышение точности измерения и упрощение конструкции,

ю

ел

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля усилий в болте, содержащее установленный на головке болта корпус, ось которого совпадает с осью болта, внутри корпуса соосно с ним разме- щен подпружиненный штифт с возможностью осевого перемещения, который подключен к регистратору разрыва электрической цепи, в головке болта выполнен осевой паз, часть которого совпадает по форме с той частью корпуса, которая соприкасается с этим пазом, а в корпус введена охватывающая штифт втулка и изолирующая прокладка, связанная с одним концом пружины, при этом штифт снабжен ограничите- лем и выполнен из токопроводящего материала, а регистратор разрыва электрической цепи связан с головкой болта.

Осевой паз выполнен конической или сферической формы.

Предлагаемые формы корпуса устройства на участке соприкосновения со стенками углубления в головке болта обеспечивают дополнительное перемещение штифта и тем самым достижение цели изобретения (в части повышения точности измерений).

Предлагаемое устройство использует функциональную зависимость степени деформации дна углубления и сужения верх- ней части этого углубления, выполненного в головке болта, от усилия его затяжки, возникающего в процессе выполнения резьбового соединения. Поэтому, создав электрическую цепь и задав определенные размеры конической (сферической) части корпуса, помещаемой в углубление, сопряженные с размерами углубления в головке болта, и величине возможного перемещения штифта (щупа), можно контролировать достижение заданного усилия затяжки болта по прерыванию тока в электрической цепи.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит болт 1, в головке 2 которого выполнено осевое углубление 3, например, в форме конической выемки. В углубление 3 поставлен корпус вкладыша 4 (устройства), содержащий токопроводящий штифт 5, изолированный от корпуса изоляционной втулкой 6. Штифт 5 имеет возможность осевого перемещения под действием пружины 7, которая имеет упор с одной стороны в изоляционную прокладку 8,а с дру- гой - в ограничитель 9 штифта 5. Перемещение штифта 5 лимитировано ограничителем 9 до величины I. Корпус вкладыша 4 прижат к стенкам углубления 3 усилием Р. Конец штифта 5 под действием усилия

пружины 7 прижат ко дну углубления 3. Образованная электрическая цепь содержит источник 10 тока, головку 2 болта 1, датчик 11 присутствия тока в цепи и соединительные провода 12. При отсутствии усилий в головке 2 болта 1 конец штифта 5 под действием пружины 7 прижат ко дну углубления 3, электрическая цепь замкнута и в ней присутствует ток, наличие которого регистрируется датчиком 11. На головку 2 болта 1 ставят обойму 14 затягивающего инструмента 13, фиксируемую относительно торцовой поверхности и граней головки

2болта 1 и перемещаемую совместно с болтом 1 в осевом направлении в процессе затяжки болта. Выпадение корпуса 4 из затягивающего инструмента 13 препятствует винт 16.

.Устройство работает следующим образом.

Корпус 4 вставляют конусным или сферическим окончанием в углубление 3, выполненное в головке болта 1, до затяжки болта 1, и прижимают к его стенкам с усилием Р. Штифт 5 под действием пружины 7 выступает из втулки 6 и упирается в дно углубления 3. Расстояние I между поверхностью широкой части втулки 6 и ограничителем 9 определяет величину запаса хода штифта 5. К последовательно соединенным между собой источнику 10 тока и датчику 11 присутствия тока в цепи присоединяют два проводника 12, один из которых соединяют с головкой 2 или болтом 1. а другой - со штифтом 5. Так как конец штифта 5 прижат ко дну углубления 3, то образуется замкнутая электрическая цепь, содержащая источник тока 10, проводник 12, головку 2 болта 1, штифт 5, проводник 12, датчик 11 присутствия тока, проводник и источник 10 тока. В замкнутой цепи протекает ток, фиксируемый датчик 11. Фиксация тока датчиком 11 является критерием готовности системы к выполнению контроля усилий затяжки болта 1.

Болт 1 начинают затягивать, воздействуя на его головку гайковертом, гаечным ключом или другим затягивающим инструментом. По мере возрастания усилия затяжки болта 1 в его головке 2 развиваются деформации, приводящие к прогибу дна углубления 3 и к сужению стенок углубления

3в его верхней части, т.е. к схождению закраин углубления 3 к оси болта 1. Прогиб дна углубления, на величину б, приводит к перемещению штифта 5 совместно с дном углубления 3 и уменьшению запаса хода i штифта 5 до величины (I - (5). Сужение стенок углубления 3 в верхней части приводит к подъему корпуса 4 в результате выдавливания его закраинами углубления на величину Д что также приводит к сокращению запаса хода штифта до величины I - д .

В процессе затяжки болта 1 наступает такой момент, когда величина (д + ty начинает превосходить I. Размеры вкладыша 4 и положение ограничителя 9 выбраны так, что в этот момент ограничитель 9 упирается в поверхность широкой части втулки 6 и конец штифта 5 открывается от дна углубления 3, так как его запас хода исчерпан. Нарушение контакта штифта 5 дном углубления 3 приводит к разрыву электрической цепи и прерыванию в ней тока, что изменяет состояние датчика 11 и сигнализирует о достижении заданного усилия затяжки в болте 1, после чего затяжку болта 1 прекращают.

Пример. Электрический способ контроля усилий в болтах, возникающих при резьбовых соединениях, и устройство для его реализации.

В затягивающий инструмент 13, например торцовый ключ, ставят корпус 4 устройства с выводом наружу электрических изолированных проводов 12 от токопрово- дящего штифта 5 и головки 2 болта 1.

Собирают электрическую цепь, содержащую источник 10 тока, датчик 11 тока, например амперметр или другой индикатор наличия тока в цепи, головку 2 с осевым углублением 3 затягиваемого болта 1 и электрические изолированные провода 12.

На головку 2 болта 1 ставят обойму 14 затягивающего инструмента 13, фиксируемую относительно торцовой поверхности и граней головки 2 болта 1 и перемещаемую совместно с болтом 1 в осевой направлении в процессе затяжки болта. Выпадению корпуса 4 из затягивающего инструмента 13 препятствует винт 16.

Обойму 14 затягивающего инструмента 13 ставят на голозку 2 болта 1 так, чтобы коническая часть корпуса 4 вошла в углубление 3 головки 2. Корпус 4 прижимают к стенкам углубления 3 с усилием Р, обеспечиваемым пружиной 15. Усилие Р должно быть не менее усилия Q, развиваемого пружиной 7 при воздействии на ограничитель 9, например, Р 2Q, где Q 5Н.

Когда корпус 4 входит в углубление 3, то конец штифта 5 соприкасается с дном углубления 3, в результате чего электрическая цепь замыкается и датчик 11 тока фиксирует наличие тока в цепи, например, отклонением стрелки или посылкой сигнала на ЧПУ затягивающего инструментах Далее затягивающий инструмент 13 приводят во вращение, сохраняя постоянным значение усилия Р, и производят затяжку болтй,

При достижении в головке 2 болта 1 усилий, деформирующих дно и стенки углубления 3, происходит изменение геометрии углубления 3, при котором его дно смещается вниз (углубляется), а стенки в верхней части сходятся к оси болта 1, что приводит к выдавливанию (подъему вверх) корпуса 4. При этом штифт 5 под действием пружины 7 перемещается за дном углубления 3 на

величину, ограниченную запасом хода I. Величину усилия прижима корпуса 4 к стенкам углубления 3, обозначенную через Р, можно выбрать, равной 10 Н, так как оно необходимо для обеспечения плотного прилегания

поверхностей и для противодействия натяжению пружины 7.v

Размеры углубления 3, корпуса 4 и величина запаса хода I штифта 5 должны быть выбраны таким образом, чтобы разрыв электрической цепи происходил в момент достижения заданного усилия затяжки болта 1.

При соблюдении перечисленных условий по моменту изменения состояния датчика 11 можно судить о достижении заданного

усилия затяжки болта 1.

Предлагаемое изобретение может найти применение в машиностроении как при ручном контроле усилий затяжки в болтах, так и при их контроле в условиях гибких

автоматизированных производств.

При ручном контроле может использоваться ручной инструмент, содержащий в своем составе вкладыш, источник тока и датчик присутствия тока в цепи. В условиях

гибких автоматизированных произведете устройство контроля может быть совмещено с затягивающим приспособлением.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля усилий в

болтах, содержащее установленный на ю- ловке болта корпус, ось которого совпадает с осью болта, внутри корпуса соосно с ним размещен подпружиненный штифг с возможностью осевого перемещения, который подключен к регистратору разрыва электрической цепи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения конструкции, в головке болта

выполнен осевой паз, часть которого совпадает по форме с той частью корпуса, которая соприкасается с этим пазом, а в корпус введена охватывающая штифт втулка и изолирующая прокладка, связанная с одним

концом пружины, при этом штифт снабжен ограничителем и выполнен изтокопроводя- щего материала, а регистратор разрыва электрической цепи связан с головкой болта.

2. Устройство по п.1, отличающее- с я тем, что осевой паз выполнен конической формы.

3. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что осевой паз выполнен сферической формы.

Использование: машиностроение и может быть использовано для контроля осевых усилий, вызывающих деформации головок болтов. Сущность изобретения: устройство содержит установленный на головке болта корпус, ось которого совпадает с осью болта. Внутри корпуса соосно с ним размещен подпружиненный штифт с возможностью осевого перемещения, который подключен к регистратору разрыва электрической цепи. В головке болта выполнен осевой паз, часть которого совпадает по форме с той частью корпуса, которая соприкасается с этим лазом, а в корпус введены охватывающая штифт втулка и изолирующая прокладке связанная о 1.дним концом пружины. При этом штифт снабжен ограничителем и выполнен юз токопроводящего материал э рь- гистратор разрыва электрической цепи связан с головкой болта, 2.з.п. ф-лы, 1 ил