Устройство для регулирования крутящего момента гайковерта

СОЮЗ СОВЕТСНИХ 09103) эею С 05 П 17/02 НИЕ ИЗОБРЕТЕН ОПИС прик К ЬгацЬег - "НегусВ 4,тво СССР 1980.прототип О ДЛЯ РЕГУЛИРОВАТА ГАЙКОВЕРТА, частоты вращения значения крутяерта, подключенк входам первого ножения на посто- последовательно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОУНРЫТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВ НИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕ содержащее датчики шпинделя и текущег щего момента гайко ные соответственно и второго блоков ум янные коэффициенты соединенные элемент сравнения, исполнительный элемент и регулирующий клапан, установленный на линии подачи воздуха к приводу шпинделя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены последовательно соединенные дифференциатор, блок перемножения, сумматор, усилитель и квадратор, а также источник опорного Напряжения, подключенный к второму входу сумматора, к третьему входу которого подключен выход квадратора, входом соединенного с первым входом элемента сравнения, вторым входом соединенного с выходом второгд блока умножения на постоянный коэффициент, подключенным к входу дифференциатора, причем вь,ход первого блока умножения на постоянный коэффициент подключен к второму входу блока перемножения.08 30 1 11256Изобретение относится к функциональным схемам устройств для ограничения крутящего момента (КИ) на шпинделе переносных резьбозавертывающих устройств с пневмоприводом, которые целесообразно использовать при оснащении гайковертов, предназначенных для обеспечения затяжки болтовых соединений с заданным КИ в изделиях транспортного машиностроения. 10Потребность в ограничителях КИ предлагаемого типа обусловлена тем, что прекращение процесс 1 завертывания, производимое отключением подводимой к пневмоприводу энергии в 15 момент достижения, на шпинделе задан ной величины КМ, не обеспечивает требуемой точности управления. Это обусловлено тем, что в известных ограничителях КМ выбор момента отк лючения энергии, подводимой к пневмоприводу, производится без учета величины кинетической энергии, накопленной во вращающихся узлах резьбозавертывающих устройств в процессе завертывания. В результате., после отключения подводимой энергии за счет накопленной кинетической энергии происходит дозакручивание резьбового соединения, При этом окончательная величина КМ превышает заданную, при которой производилось отключение, причем, чеи меньше диаметры болтов и жестче конструкция, тем большей величины достигает эта разница.Отклонение реальной величины КМ от заданной уменьшает долговечность конструкции.Управление процессами затяжки болтовых соединений наиболее точно обеспечивается электронными приборами, При этом процессы управления базируются на использовании информациио текущих значениях КМ, углов поворота гаек, производных КМ по углу поворота и .других, а в процессы управления входит регулирование скорости вращения шпинделей гайковертов 11 . Такие устройства обеспечивают высокую точность управления, но сложны по конструкции и требуют как усложненной конструкции гайковертов так и при использовании пневмати ческой энергии автономных регулируемых блоков подготовки воздуха для каждого гайковерта, Поэтому прииенение их экономически оправдано и технически выполнимо для стационарных и попустационарных гайковертов.Известно устройство для ограничения КМ гайковерта, содержащее двигатель, шпиндели и электромагнитные муфты;для подключения шпинделя к двигателю. Устройство, управляющее , муфтами, имеет датчик крутящего момента, блок питания, сравнивающий блок, триггеры, генератор импульсов, двоичный счетчик импульсов, дешифратор. двоичный счетчик, транзисторные ключи, две группы двухвходовых схем И, количество которых в группе равно количеству шпинделей 12 .Однако данное устройство обеспе- . чивает невысокую точность получения заданного КМ при изменении видов стягиваеиых конструкций, так как в управлении не учитывается влияние кинетической энергии; накопленной в инерционных массах в действующей на болтовое соединение уже после отключения привода.Наиболееблизким к изобретению является устройство для ограничения Крутящего момента гайковерта, содер-. жащее управляемый клапан, привод, узел датчика, а устройство управления КМ содерзат формирователь сигнала датчика, узел вырабатывающий сигнал заданной величины КМ, схему сравнения и узел включения управляемого клапана. Датчик вырабатывает сигнал, пропорциональный КМ, развиваемому на шпинделе гайковерта. Этот сигнал сравниваетея с сигналом, пропорциональным заданному КМ и при их равенстве происходит отключение сжатого воздуха, поступающего на привод перев управляемый лапая. 3,Известный гайковерт прост по конструкции, но обеспечивает невысокую точность ограничения крутящего момента. Связано это с тем, что процесс управления производится в наиболее удобном сечении гайковерта (в месте подвода энергии в привод). Но в процессе затягивания болтового соединения во вращающихся массах привода, датчика, шпинделя накапливается кинетическая энергия, которая при отключении управляемого клапана затрачивается на дотягивание гайки, т.е. реальный момент затяжки выше заданного. Для уменынения это -3 1го эффекта известный гайковерт должен применяться лишь при стягиванииконструкций мягкого типа, что сужаетего область применения,Целью изобретения является повышение точности устройства.Указанная цель достигается тем,что в устройство для регулированиякрутящего момента. гайковерта, содержащее датчики частоты вращения шпин.деля и текущего значения крутящегомомента гайковерта, подключенные соответственно к входам первого и второго блоков умножения на постоянныекоэффициенты, последовательно соединенные элемент сравнения, исполнительный элемент и регулирующий клапан установленный на линии подачивоздуха к приводу шпинделя,введены последовательно соединенные, дифференциаторблок перемножения,сумматор, усилитель и квадратор,а также источник опорного напряжения, подключенный к второму входусумматора, к третьему входу которого подключен выход квадратора, входом соединенного с первым входомэлемента сравнения, вторым входомсоединенного с выходом второго блока умножения на постоянный коэффициент, подключенным к входу дифференциатора, причем .выход первогоблока умножения на постоянный коэффициент подключен к второму входу блока перемножения.Введение в схему перечисленныхузлов и связей между ними позволяетопределить момент отключения гайковерта с учетом запаса кинетическойэнергии на вращающихся его узлах.На гайковерт поступает воздухпод давлением. Пройдя через регулирующий клапан 1, он приводит во вращение привод 2, связанный через датчик 3 текущего значения КИ гайковерта и датчик 4 частоты вращенияшпинделя со шпинделем гайковерта.1Гайковерт управляется устройством, содержащим блоки 5 и 6 умножения на постоянный коэффициент, входы которых соединены с выходамидатчиков 4 и 3 соответственно, выход блока 6 умножения подключен параллельно к входам элемента 7 сравнения и дифференциатора 8, с которым последовательно соединены блок9 перемножения, сумматор 10, усилитель 11, квадратор 12. Выход квадра 125608 4тора 12 соединен с третьим входомсумматора 10, к второму входу которого подсоединен источник 13 опорно-го напряжения.5Вход квадратора 12 дополнитель"но соединен с другим входом элемента 7 сравнения. Выход элемента 7сравнения соединен через исполнительный элемент 14 с регулирующим 1 р клапаном 1.Вход 15 служит для подачи команды начала работы, вход 16 - для ввода задания величины КИ И которуюнадо достичь в процессе работы. Вход17 используется для ферода в устройство постоянной величины У, численно равной моменту инерции вращающихся частей гайковерта, она изменяется, если устройство подключается к другому гайковерту.Устройство работает следующимобразом.На вход 15 подается команда начала работы устройства и гайковерта. д При этом изменяется состояние исполнительного элемента 14, котороеможет быть выполнено в виде триггера с раздельными входами, и открывается регулирующий клапан 1, разрешая прохождение сжатого воздуха напривод 2, приводящий во вращениешпиндель, соединенный с нагрузкой(гайкой затягиваемого болтового соединения). Датчик 4 вырабатываетэлектрический сигнал, пропорциональный частоте вращения я шпинделя, адатчик 3 - сигнал, пропорциональныйтекущему значению КМ М, создаваемого гайковертом.В аналитических выражениях, описывающих сигналы на выходах узловустройства, опущены масштабные коэффициенты.Сигналы на выходах блоков 5 и 6умножения описываются выражениямии 5 = У ч, и = М (1)Пройдя через дифференциатор 8 иблок 9 перемножения, эти сигналы поступают на вход сумматора 10 в видесигнала3 м о -цсд -9 Сигнал на выходе сумматоРа 10 описывается выражениемг Амо=о-о,-о=м,-и - -ц12 7(6) Оу=6 МПри малых величинах Мф, . (режим34д30 навинчиваиия гайки) сигнал 0 находится в ограничении и равен максимальному напряжению на выходе элемента 7 сравнения. В процессе затягивания болтового соединения величи,дИны М; д- возрастают, сигнал 0 выходит из ограничителя, уменьшается до нуля и стремится изменить свой знак. При 0 = О изменяется состоя-ние исполнительного элемента 14, 4 При этом закрывается регулируюЩий клапан 1 и привод 2 гайковерта отключается от магистрали сжатого воздуха. Новое включение гайковерта возможно после подачи по входу 15 4 новой команды на включение гайко-.верта.Закрывание регулир иапроисходит, когда мом ти 2) ующего клапа ент М дос аж 841 Подписное Филиал ППП "Патевтф, г.ужго ул,Проектная, 4где.0 М - сигнал, формируемыйисточником 13 опорного напряжения,- 0; - сигнал на выходеквадратора 12.Сигнал О, проходит через усилитель 11 с большим коэффициентом уси,пия К 1 . Сигнал на выходе усилителя 11 дМ Ь "с(мэ цд ц 1Так как О = О аО, то КеСигналы 0 и 01, поступают на вход элемента 7 сравнения, выполненного в виде суммирующего усилителя с большим коэффициентом усиления К. Выходной сигнал элемента 7 сравнения при работе в линейной области описывается зависимостью ВНИИПИ Заказ 8539/3 гает величины М при этом (дьв аи= Я и - = /1( где С - моменто аа Ьа l оф двремени отключенияГ, вВ, (м 1- ы, дц . С 7)оПри, этом во вращающихся частяхгайковерта накапливается кинетичес 1 О кая энергия, описываемая выражением Эта энергия тратится на дотяги 15 ванне гайки. Изменение КМ во время затягивания гайки описывается зависимостью 20- момент навинчивания гайки;- угол, на который поворачивается гайка при затягивании болтового соединения,8 - коэффициент пропорциональ ности, постоянный при затягивании болтового соединения. Он определяется из выражения (9) какАМ% 1 М 1 щ5-" ---- = -- (10)ы ЬуЬ) и а ы. н.ЗФКинетическая энергия связана сКМ выражениемТ = М 13(у, из которого можно определить угол дотягиваниягайкиЮию(7), (10) и (11) имеет видМ -М (1Таким образом устройство за счетпредварительного отключения регулирующего клапана 1 обеспечивает получение заданного момента затяжки,