Способ сборки резьбовых соединений

/14 С 5 КОНИТЕТОТНРЫТИЯИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИЗОБРЕТЕНИЯМ ПРИ ГКНТ СССР.(21) (22) относится к механирезьбовых соединепособам сборки с затяжки по углу и болта и можетф -т -нно кусилиайки ная дан 4408692/25-2811.04,88(46) 23.07,90. Бюл. Вф 27 (71) Краматорский инстументальный институт(56) Йосилевич Г.Б. и др.Затяжка и стопорение резьбовых соединений. - М.: Машиностроение, 985, с.49-51.Авторское свидетельство СССР У 1493454, кл. В 25 В 23/14, 1987; (54) СПОСОБ СБОРКИ РЯЗЬБОВЫХ СОЕДИИЕРИЙ(57) Изобретениезированной сборкений, а име сконтролем яповорота г ил Изобретение относится к механизированной сборке резьбовых соединенийа именно к способам сборки с контролем усилия затяжки по углу поворотагайки или болта, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения,Цель изобретения - повышение точности усилия затяжки за счет повыше ния точности определения начального,расчетного и требуемого углов поворота. гайки,На фиг. изображена принципиальсхема устройства для реализацииного способа; на фиг.2 - типичныеграфики зависимости крутящего момента М и усилия затяжки 1 от угла (поворота гайки. быть использовано в различных отрас"лях машиностроенияЦель изобретения -повышение точности усилия затяжки.Для этого в способе сборки резьбовыхсоединений, заключающемся в определении начального, расчетного и требуемого углов поворота гайки, определяют начальный угол с учетом угла смещения, который находят по предварительному моменту. Расчетный угол определяют путем расчета суммарной податливости резьбового соединения, длячего используют останов процессазатяжки и замер момента и угла останова, а также момента отвинчиванияа требуемый угол определяют с учетом угла упреждения, который находят по угловой скорости гайки в конце процесса затяжки. 2 ил. Способ осуществляют реверсивным гайковертом 1 (фиг,1), оснащенным датчиком 2 угла поворота гайки (не показана), датчиком 3 момента на гайки и органами 4 управления програм мируемым микроконтроллером 5 и устрой ствами 6-8 согласования микроконтроллера 5 с датчиками 2 и 3 и органами 4 управления.На фиг.2 показана типичная зависимость М = Й( ц). Участок свободного хода характеризуется небольшим предварительным вращающим моментом М , требуемым для продвижения гайки, когда заметного усилия в болте еще нет, т.е. нет деформации последнего. Величина М является функцией трения вПррезьбе, т.е. зависит от качества20 смазки, резьбы и т.п. и является причиной появления угла ц смещения.Участок свободного хода переходит в участок упругопластического обжатия микронеровностей и достижения номинального прилегания деталей резьбового соединения. Граница этого участка определяется начальным углом СЦ. 1 ОДалее идет участок прямо пропорциональный зависимости М = Г( ц) до появления пластических деформаций в болте.При замере момента на гайке фикси руют суммарный моментМ=М,+М.усгде М - момент на гайке;М - момент, создающий усилие вболте;М д - предварительный момент.Завершение процесса обжатия микро- неровностей, т.е. начало прямолинейного, участка зависимости М = Т() определяют разными методами.Вариант 1. Известно, что процесс обжатня микронеровностей завершается при достижении текущего момента на гайке 20-503 от требуемого момента затяжки. Разброс величины момента 30 зависит от типа соединения. Можно считать, что достигнут участок прямо пропорциональной зависимости М=й, если текущее значение момента на гайке. достигло величины М - Р Мтр35+: где М - текущее значение момента на гайке; ф - коэффициент, равный 0,2-0,5, в большинстве случаев0 3 М - требуемый момент.ф.трВеличину последнего можно опреде лить по формулеМтр 020 тр фгде М и Отр - требуемый момент итрсоответствующее емуусилие затяжки; 45с 1 - наружный диаметр резьбы.Вариант 2. При достижении прямо пропорциональной зависимости М = = г.( ц) отношение приращения угла по ворота гайки к приращению момента на . ней станет постоянной величиной. Определяя это отношение, по установившемуся его значению можно определить достижение указанной зависимости,55 На участке свободного хода гайки данное отношение не фиксируется.Вариант 3. Фиксируя через определенный угол поворота гайки, например через д(р,значения текущего углаповорота гайки и момента на ней,можно утверждать, что участок прямопропорциональный зависимости М =- Е( ) достигнут, если три точкиАт(Суэйф М)А 2(Сэ,1 ), Ад( ЧзфМ ) лежат на одной прямой. Необходимым и достаточным условием принадлежности точек А 1,А,А одной прямойявляется равенство нулю определителятретьего порядка.1Мз, = О,В силу колебания коэффициентовтрения. в резьбе и на торце гайкиучасток прямо пропорциональной зависимости М = Й( у) практически не будет идеальной прямой на графике. Этонеобходимо учитывать соответствующимикоэффициентами у как в варианте 2,так и в варианте 3.Способ сборки резьбовых соединений реализуется в следующей последовательности операций при определениипрямолинейного участка зависимостиМ = й( ц) по варианту 1 (алгоритм 1).а1. В микроконтроллер 5 вводят исходные данные: требуемое усилие затяжки Я , наружный диаметр резьбы Й,шаг, резьбы Р, шаг измерения угла поворота гайки Д Ц), число замеров Н,коэффициент К, учитывающий допуск наотклонения реального процесса затяжки от прогнозируемого, время запаздывания системы 1(время от подачи команды до ее и полнения) и коэффициент /3,2. Гайковерт 1 устанавливают на наживленную гайку. Дальше процессом затяжки управляют по программе микроконтроллер 5,3. Вычисляется М = 0,2 ф Ц Й.4. Дается команда на включенйегайковерта 1 на завинчивание гайки.С этого момента и до окончания процесса сборки постоянно измеряются текущие значения угла поворота гайки имомента на ней,5. Запоминается. значение предварительного момента М . 6. При достижении текущим значением момента на гайке величины, равной Мф через каждый д Ц,И раэ запоминаются значения моментана гайкеМ,М И, и угол ф 1, соответствующий моменту М5 1577. Проводится выравнивание измеренных значений приращения момента, т.е. определяется среднее значение измерений)У-й (М. - М.)сР Ю . и,48, Вычисляется сад о( (Фиг.2).дРсад в =сср9. Вычисляется начальный уголоповорота гайки с учетом угла смещения ( ЦГс = М сй 8 оЮО Ря (Мк М вр) с 18 ю10. Гайковерт останавливается,Запоминается угол поворота гайкии крутящий момент на ней Мв йомент останова.11. Гайковерт включается на отвинчивание гайки. Момент отвинчивания Мо в запоминается,12. Через д гайковерт останавливается и включается на завинчивание гайки.13. Используя известные формулыЧто1 = 360 - -ПР Ри 2Чво) Р360 и(1-МотвМза в ) М злвычисляется расчетный уголт(биост о) Ргде Упав= Рост Ч 1Мваа ост эП - суммарная податливостьрезьбового соединения,14. Вычисляется требуемый угол поворота гайки, соответствующий требуе- .мому усилию затяжки Я тртр" о+ рр15, При достижении текущим значением угла поворота гайки значения, равного 0,98 Чтр,.определяетсяугловая скорость гайки ЙрйС.6. Вычисляется угол упрежденияМуарЦп,=-;-17, Определяется угол отключенияЧвтклЧоткл Чтр уяр18. При достижении текущим значением угла поворота гайки значения,равного (рподаются команды на от-.,отюеключение гайковерта и на подачу сигнала оператору ",Конец процесса".В программе предусматриваетсяконтроль качества резьбового соедине 9260 6ния, С момента определения ДИ , постоянно через каждый 2 проводитсявычисление текущего приращения момента на ганке ЮМт. Если отклонениеД М от Д 1 окажется больше допуст сртимога, определяемого коэффициентомК, что может быть при недорезе илизабое резьбы, при попадании инородных частиц в резьбовое соединение,и т.п., то подаются сигналы на отключение гайковерта и Нарушение процесса" оператору, в противном случаепроцесс продолжается до исполнениякоманд по пункту 18.В пункте 5 взят коэффициент 0,98в предположении, что угловая скорость гайки на угле поворота, равном2 Е от , , изменится незначительно 20 и, следовательно, грест определения ) будет незначительной. Вобщем случае указанный коэффициентнеобходимо брать ближе к единице настолько, чтобы хватало времени (за 25 оставшийся угол поворота с учетомбыстродействия системы) выполнитьоперации по пунктам 5-18.Если прямолинейнь)й участок зависимости М = 1(определяется по вари анту 2, операции по данному способувыполняются В следующей последовательности (алгор)1 тм 2).. В микроконтроллер 5 вводят исходные данные Я ,Р , й Ц) К - злои коэффициент у, учитывающий отклонение от константы отношения, / дМ2. Гайковертустанавливают на наживленную гайку и включают.3, Измеряются текущие значения Ми р4. Запоминается значение Мп5. С момента включения гайковертачерез каждый Л) замеряется момент 45 на гайке, вычисляются приращение этого момента и отношение дС к приращению момента на гайке, сравниваются1эти отношения (сравниваются д(р //(М - М) с д ср /(Мр- М);50 Д 8, (М)+ - 11) с ЙЦ 7(и +ц- Мр 2)и т.д.При достижении примерного равенства этих отношений, например, когдаэти равенства станут равны какой-токонстанте с отклонениями, не превьппающими допустимые, определяемые коэффициентом в), подается команда наопределение через каждый Л ) Б разпар значений момента.на гайке и ееугла поворота М и, М М 1 и6. Вычисляется начальный угол ф, по формулей йРУ м, - ; м,м,.й 11 1 ф Й 2 И1 М,-(; М,)Для учета в указанной формуле угласмещения каждое значение М уменьшается на М дДР 7, Вычисляетсяй ЛМ = Е (М.;1 ф 1Далее последовательность операций совпадает с последовательностью опе/ раций, приведенной в алгоритме 1,начиная с пункта 10.При определении прямолинейного участка зависимости М = Г( сР) по варианту 3 начальный угол ц поворота гайки определяется по.формуле4= Р (Мз - М ) Мэ(Чз, б)Определение угла сР точнее, если вместо приращения момента (М - М ). взять усредненное значение приращения его ЛМс , определяемое по нескольким замерам после достижения прямолинейного участка зависимости М = й(р) через шаг д Р . Тогда5 с 1 5Ю Для внесения поправки на угол смещения 1 величину М 5, в этой формулеуменьшают на М р.5Предлагаемый способ сборки резьбовыхсоединений обеспечивает точность реализации требуемого усилия затяжки науровне контроля по удлинению болта.. Кроме того, он позволяет автоматизировать процесс затяжки резьбовых соединений.формула изобретенияСпособ сборки резьбовых соединений, заключающийся в приложении к гайке крутящего момента, измерении текущих значений его и угла поворота гайки и определении начального, расчетного и требуемого, определяющего окончание затяжки, углов поворота гайки,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности усилия затяжки, фиксируют предварительный момент, по нему находят угол смещения,определяют начальный угол с учетом25 последнего, производят останов процесса затяжки для замера момента и углаостанова и отвинчивание для замерамомента, рассчитывают суммарную податливость резьбового соединения ипо их значениямопределяют расчетныйугол, определяют угловую скоростьгайки и в зависимости от нее - уголупреждения, с учетом которого определяют требуемый угол,1579760 М Фиг Составитель ф. РубинРедактор А.Шандор Техред М.Ходанич . Корректор М.Пож П ое Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 1983НИИПИ Госу Тираж 676 ственного комитета по 113035, Москва, ЖобретениРаушска м и открьггиям при ГКНТ СЧСРнаб., д, 4/5