Способ контроля качества сборки резьбовых соединений

; ", пр1 СЦт р ВТОРСК ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ торс ко-тех о СССР976.о СССР977.о СССР1977. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Специальное конструкгическое бюро "Недра"%1172454, кл,0 01 1 5/24 Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к способам контроля качества сборки резьбовых соединений, и может быть широко использовано в промышленности при сборке резьбовых соединений нефтяного оборудования, в машиностроении.Известен также способ контроля усилия затяжки резьбовых соединений, включающий затяжку соединения от исходного состояния до требуемого и последующее измерение силовых параметров, причем затяжка производится в несколько этапов, силовые параметры после каждого этапа затяжки определяют по максимальному угловому ускорению ключа гайковерта 1.Существует также способ контроля усилия затяжки резьбовых соединений, заключающийся в первоначальной затяжке гайки до нулевого положения заданным усилием и дальнейшей ее затяжке с одновременным измерением крутящего момента и угла поворота, Нулевое положение угла поворота(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СБОРКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ(57) Сущность изобретения: при контроле качества сборки один из элементов резьбовой пары закрепляют, а к другому прикладывают крутящий момент и измеряют угол поворота р. На сопрягаемых поверхностях определяют контактноедавление по амплитуде или скорости ультразвуковых колебаний с заданной дискретностью Ьр. Качество сборки определяют по скорости изменения знака и величине производной- и по отклонению величины контактно У авления от допустимых значений. 2 ил. гайки определяется по отношению произведения всего приложенного момента на приращение угла к приращению момента, а окончательный угол поворота, по которому судят об усилии затяжки, определяется по разности требуемого и нулевого углов поворота гайки (2).Основным недостатком перечисленных технических решений является их невысокая достоверность вследствие измерения косвенных параметров (Мкр, поб.) качества сборки.В качестве прототипа выбран способ, реализованный в устройстве для затягивания резьбового соединения. Способ заключается в том, что определяют, используя графическую зависимость Мр. = фр), значение производной- , умножают его на веАМЗГф личину угла поворота р, которому в соответствии с экспериментально установленной жесткостью резьбового соединения соответствует желаемое осевое усилие затяжки. Полученное произведение соответствует значению крутящего момента, при котором для достижения желаемой осевой силы затяжки сборка соединения должна быть прекращена 3.Основным недостатком способа-прототипа является невысокая достоверность контроля качества сборки соединения, т.к. крутящий момейт и угол поворота являются косвенныйи 1 тараметрами и не дают полной информации о качестве резьбового соединения, Кроме того, для реализации данного технического решения необходимо иметь достаточно представительную выборку экспериментального и расчетного материала, в котором должно быть учтено влияние внешних факторов (температура окружающей среды, качество обработки свинчиваемых резьб, тип смазки и т,п.).Целью изобретения является повышение достоверности контроля, При этом контролйруется качество свинчивания в процессе сборки иопределяется окончание процесса сборки.Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля сборки резьбовых соединений предусмотрены следующие отличия; в качестве параметра, определяющего качество сборки, выбирают контактное давление Р на сопрягаемых поверхностях, которое определяют по амплитуде или скорости ультразвуковых колебаний с дискретностью Ь р и сравнивают его с допустимыми значениями (максимальным и минимальным) контактных давлений. Одновременно с той же дискретностью опреде 3 Р ляют величину и знак производной в , а оад качестве сборки судят по отклонению величины контактного давления от допустимых значений и по скоростиизменения знака и3 Рвеличине производной - .ауПоложительный эффект обеспечивается за счет повышения достоверности контроля, обеспечивающей увеличение ресурса работы резьбового соедйнения;На фиг,1 приведена схема реализации способа; на фиг.2 показана зависимость измеряемого параметра от числа оборотов.При реализации поставленной цели было учтено два известных положения,Монотонно возрастающий характер зависимости амплитуды ультразвуковых колебаний от величины контактного давления (в нашем случае числа оборотов одной детали относительно другой). (Химченко Н.В, и Боб,. ров В,А, Неразрушающий контроль в химическом и нефтяном машиностроении, М Машиностроение, 1978). При увеличенииплощади контакта сопряженных поверхностей все большее количество ультразвуковой энергии проходит через зону5 сопряжения и,следовательно, уменьшаетсяколичество энергии, отраженной от границы сопряжения (см. также авт, св. 905778),Наличие теоретически рассчитанныхдля каждого типа соединений (например, по10 формулам Ляме) зависимостей величинлыконтактного давления, возникающего в сопрягаемых поверхностях, от числа оборотов. Данные зависимости впоследствиизаписываются в памяти микропроцессора.15 Предлагаемый способ контроля качества сборки резьбовых соединений реализуется следующим образом.Элемент 1 резьбовой пары (см. фиг,1)закрепляюти устанавливают на него в зоне20 резьбового участка пьезопреобразователь2. Второй элемент 3 резьбовой пары вводятв зацепление с первым. После этого в зонесопряжения устанавливают второй пьезопреобразователь 2 и датчик 4 числа оборотов.25 К элементу 3 прикладывают крутящий момент и начинают отсчет числа оборотов у. Впроцессе свинчивания одним из пьезопреобразователей 2 излучают, а вторым принимают ультразвуковые колебания,30 прошедшие через зону сопряжения, и определяют текущее значение контактного давления Р на сопрягаемых поверхностях. Сдискретностью Лр вычисляют предельныезначения контактного давления Рвп и Ржавах35 (см. фиг.2) для данного числа оборотов исравнивают их с текущими значениями РьОдновременно с этой же дискретностью вычисляют производную - зависимости конР3 У40 тактного давления от числа оборотов иопределяют ее знак,Процесс свинчивания идет нормально,если Рвв Р Рвах, а - О.РР45 Если при нескольких (не менее трех) измерениях подряд текущие значения Р выходят за допустимые Рюп и Рвах, сборкупрекращают, а соединения бракуют, т.к. геометрические параметры резьбы имеют не 50 допустимые отклонения,Сборка закончена, если при нескольких(не менее трех) измерениях подряд - (О,0 Рс 1 Ра величина контактного давления РРРып.55 Предложенный способ был опробованпри сборке комплекта (24 шт.) бурильныхтруб по ГОСТ 631-75 диаметром 140 мм сзамками по ГОСТ 5286-75, Дискретность отсчета принималась равной Ьр= 10, Предельные значения контактного давления рассчитывались по формуламМви Е р ИвахЕ (С+:ь) -" (С.+Сь) где Р - контактное давление, возникающее в соединении, МПа;Са, Сь - коэффициенты, учитывающие свойства сопрягаемых материалов: Са = 3,96; Сь= 2,59;йвп, йщах - минимальное и максимальное значения натяга, мм; йп = 0,3 мм; йезх = 0,54 мм;Е - модуль упругости материала: Е = 2 к х 10 МПа;д - диаметр сопряжения,В результат было отбраковано два резьбовых соединения; первое - в начале сборки, второе - после семи оборотов, Как показала последующая проверка, в первом случае резьба замка не соответствовала ГОСТ 5286-75, а во втором случае имело место загрязнение резьбы. Если бы использовались традиционные методы сборки, в обоих соединениях была бы сорвана резьба и обе резьбовых пары попали бы в непоправимый брак. Применение предложенного способа позволило сохранить и использовать 3 резьбовых детали из четырех: дветрубы и один замок.Формула изобретенияСпособ контроля качества сборки резь 5 бовых соединений, заключающийся в том,что один из элементов резьбовой пары закрепляют, другому сообщают крутящий момент, измеряют угол поворота Оотносительно неподвижного элемента, па 10,раметр, характеризующий качество сборки,и определяют его производную по углу поворота, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения достоверности контроля,в качестве параметра, характеризующего ка 15 чество сборки, выбирают контактное давление Р на сопрягаемых поверхностяхрезьбового соединения, которое определяютпо амплитуде или скорости ультразвуковыхколебаний с заданной дискретностью Ь р,20 сравнивают величину контактного давленияс допустимыми максимальным и минимальным значениями, определяют величину иоРзнак производной в , а качество сборкиоР25 определяют по скорости изменения знака ивеличине производной и по отклонению величины контактного давления от допустимых значений,1767373 Рлд) 5 фси РОР. Я Корректор О. Юрковецка едакт Заказ 3543 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 хРсРсими Составитель О.КарпТехред М. Моргента