Способ затяжки резьбовых соединений

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТ тов, Цель изобретения ежности за счет увеличе ижения требуемого усил дят обжатие стыка, н ударов с замером после поворота гайки и момен ют по замеренным парам лнительных ударов, не ижения требуемого усил определяется углом по нахождении числа допол спользуют численный мсоответствия между м соединением и его у ,Зил. елью ращения угла поворота гайки и приведенной жесткости резьбового соединения, нахождении числа дополнительных ударов и окончании затяжки после их нанесения.,Онако точность известного способа недостаточна для особо ответственных резьбовых соединений ввиду того, что суммарное число ударов Определяется исходя из требуемого момента затяжки реэьбового соединения, Известно, что при контроле усилия по моменту затяжки обеспечивается точность не более -25)ь, что обьясняется разбросом значений коэффициентов трения на торце гайки и в особенности в резьбе.Цель изобретения - повышение надежности резьбовых соединений за счет уменьшения погрешности достижения заданного усилия затяжки,Указанная цель достигается за счет то.го, что согласно способзатяжки резьбовых соединений, заключающемуся в обжатии(71) Краматорский индустриальный институт(56) Авторское свидетельство СССР М 254409, кл. В 25 В 23/14, 1967.Авторское свидетельство СССР % 1650424, кл, В 25 В 23/14, 1989.(54) СПОСОБ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ(57) Изобретение относится к механизированной сборке ответственных резьбовых соединений с применением редкоударных Изобретение относится к области механизированной сборки ответственных резьбовых соединений с применением редкоударных гайковертов и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.Известен способ сборки резьбовых соединений, заключающийся в предварительном навертывании и затяжке гайки до получения в резьбовом соединении начального усилия, обеспечивающего получение нулевой точки отсчета и окончательной дозатяжке соединения определенным числом ударов,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ затяжки резьбовых соединений, заключающийся в обжатии стыка и затяжке ударами, замере текущего угла поворота гайки и момента на ней по завершении обжатия стыка после трех последовательных ударов, определении коэффициента динамичности пригайковер ние над СТИ ДОСТ Произво сколько них угла вычисля ло допо для дост которое ки, При ударов и деления резьбовь- повыше- НИЯ ТОЧНО- ия затяжки, аносят не- каждого иэ та на ней и етрам чисобходимых ворота гайнйтельных етод опререальным прощеннойстыка и затяжке ударами, замере влекущего угла поворота гайки и момента на ней по завершении обжатия стыка после трех последовательных ударов, определения коэффициента динамичности приращения угла поворота гайки. и приведенной жесткости резьбового соединения, нахождении числа дополнительных ударов и окончании затяжки после их нанесения, задают расчетный угол поворота гайки, а число дополнительных ударов определяют из выражения( (р + 3 - 1) + 2 рп + зпдоп4 рп +э ф+э - 1)где Й - расчетный угол поворота гайки;К - приведенная жесткость резьбового соединения;Мп+э- момент затяжки на гайке после последнего из трех последовательно нанесенных ударов;рп + з - коэффициент динамичности приращения угла поворота гайки после последнего из трех последовательно нанесенных ударов;и - количество нанесенных при обжатии стыка ударов,На фиг,1 изображена принципиальная блок-схема устройства для реализации способа; на фиг.2 - графики зависимостей усилия и момента затяжки от угла поворота гайки для упрощенной (идеализированной) модели и реального резьбового соединения; на фиг,З - график зависимости момента затяжки от угла поворота гайки и выполненная после каждого удара работа для упрощенной (идеализированной) модели резьбового соединения,Устройство для реализации способа содержит редкоударный гайковерт 1; датчик 2 угла поворота гайки, датчик 3 момента на гайке, механизм 4 включения - выключения гайковерта 1, микропроцессор 5 и блок 6 интерфейсов (ужройство согласования датчиков 2 и 3 и механизма 4 с микропроцессором 5).Для обьяснения сущности способа затяжки реэьбовых соединений редкоударными гайковертами рассмотрим кратко его теоретическую основу, Введем понятие упрощенной. (идеализированной) модели резьбового соединения. Это такое реэьбовое соединение, для которого на протяжении всей затяжки соблюдается прямо пропорциональная зависимость момента на гайке от ее угла поворота, На фиг.2 показаны графики зависимостей момента и усилия затяжки от угла поворота гайки для упрощенной (идеализированной) мо дели (М= 1 пд 0 и 0= рд/0 и для реального резьбового соединения (М=1( И) и 0 = =( р(0, Графики М = 1 (9) и 0 = уэ (9) имеют существенную нелинейность на начальном этапе затяжки до завершения процесса об жатия стыка (снятия микронеровностей, выравнивания пакета деталей до полного прилегания и т,п.), Вплоть до достижения предела текучести материала болта наблюдаются прямолинейные участки (на зависи мость М= 1 (6 накладываются "помехи"из-за колебаний в процессе затяжки значений коэффициентов трения в резьбе и по торцу гайки), на которых графики 0 = у 7(0) и М = 1( б параллельны графикам 0= =- рпд(0) и М = 1 пд(0) соответственно, но смещены по оси углов поворота гайки на величину Оь. Таким образом, чтобы установить взаимосвязь между реальным реэьбовым соединением и упрощенной (идеализированной) моделью его, необходимо знать углы 3 и у (фиг,2) и начальный угол 8.При затяжке упрощенной (идеализированной) модели резьбового соединения редкоударными гайковертами с постоянной энергией единичного удара (А, = сопят) имеем (фиг.З)35 Ае01М 1 6 М 2 01 М 193 МЗ 6 ЬМ 2 ОМ О - 1 М- 1 2 22 240 или01 т 9 у 9219 у 01 с 9 у 2 2 2 45(-Ь аду Ог щу 2 2фару О - пяу г г где 81, 9, ЯЭ .,О, и М 1, М 2, Мз,.,М - углы поворота гайки и моменты на ней соответственно после 1-го, 2-го, З-го 1-го ударов.Отсюда можно получить; О К01, Таким образом, угол поворота гайки после любого удара равен произведению кор+з - 1) ня квадратного из номера удара на уголповорота гайки после первого удара,Приращение угла поворота гайки послекаждого удара равно=Гвг - Г: Ог =(Г-):1)ог Коэффициент динамичности приращения угла поворота гайки для 1-го удара равен Способ затяжки резьбовых соединений реализуется следующей последовательностью операций,Ввод с пульта управления устройства для реализации способа (точнее, микропроцессора) расчетного угла поворота гайки И (соответствующего требуемому усилию затяжки 67 р) и числа и.Установка гайковерта на наживленную гайку и его включение.Последующие операции выполняются без вмешательства оператора по введенной в микрокроцессор программе,Счет наносимых ударов до и (если затяжка резьбового соединения производится за 10-15 ударов, то 5 ударов достаточно для завершения процесса обжатия стыка, 10-15 ударов - наиболее рациональное число ударов при затяжке резьбовых соединений редкоударными гайковертами, но не обязательно, так как зависит от энергии единичного удара применяемого гайковерта), поэтому и может быть отличным от 5, но обеспечивающим завершение обжатия стыка и оставляющим в запасе до завершения затяжки не менее трех ударов, и измерение угла поворота гайки.Нанесение трех ударов с запоминанием углов поворота гайки после каждого удара 6)7+1, 6)7+2, 6)7 + 3 и моментов на ГайКЕ Ми+1, Ми+2, Ми+З.Вычисление коэффициента динамичности приращения угла поворота гайки реального затягиваемого резьбового соединения:Ри+3 = (1)О +г -6) +16 +3 6 и +2Вычисление номера соответствующего удара при затяжке упрощенной (идеализированной) модели резьбового соединения с округлением результата до целого: Вычисление приведенной жесткости резьбового соединения по одному из вариантов:вариант 1; и+3 и +3 ИФЪ3,". 6 М; - ,Е М 1,Я 6К -1=и+1=и+1=и+1и+ 3 и+3 15 3 Х в)7 - Х 9).(4)Вычисление номера последнего ударапри затяжке упрощенной (идеализированной) модели резьбового.соединения по одному из вариантов:вариант 1: 30- Й(6 Ь + з - 6 Ь) где Й определяется по одной из формул: гго =(3 и и.з - Мп з К фиг.2) )7) и +3. и+З +33, 6)м; - м, ); 6 ) =и+1 ; =и+1:. +1(8)Вычисление числа дополнительных уда- ров 50Нанесение пдои ударов, отключениегайковертаФормулу (9) можно объединить с формулами (2) и (3), тогда предлагаемый способбудет реализовываться следующей последовательностью операций (сокращенныйал горитм).,Ввод с пульта управления устройствареализации способа расчетного угла поворота гайки 6 и числа и.Установка гайковерта на наживленную гайку и его включение,Счет наносимых ударов до и и измерение угла поворота гайки,Нанесение трех ударов с запоминанием углов поворота гайки после каждого удара 66 + 1, О 1 + г, ЙЬ + 3 и соответству- ЮщИХ ИМ МОМЕНТОВ На ГайКЕ Мп+1, М+2 Мп+3Вычисление коэффициента динамичности приращения угла поворота гайки затягиваемого резьбового соединения для (и+3)-го удара 66+2 - 9 +1 б +3 - Йп +2 Рп +3 Вычисление приведенной жесткости резьбового соединения ( Мп+э - Мп+1 1( --йп +З - Оп +1Вычисление числа дополнительных уда- ров р+3 - 1)+2 р. +3 4 р + з (рп + 3 - 1)(10)Нанесение пдоп ударов, отключение гайковерта,П р и м е р, Производилась затяжка гайки болта М 24 х 3, Исходя из требуемого усилия затяжки (СЬр=326 кН) и суммарной податливости резьбового соединения, определяли расчетный угол поворота гайки Йр =1,216 рад, Гайковерт выбрали такой энергии единичного удара, чтобы затяжку осуществить примерно на 15 ударов,Ввели с пульа управления значения 8=1,216 и п=5 (программа введена заранее).Наживили Файку до соприкосновения со стягиваемой деталью, установили гайковерт и включили его, Нанесли 5 ударов, Нанесли 6-й,7-й, 8-й удары и заполнили 9=1,225, 6 у= 1,292, 6 Ъ = 1 353 и Мв =. 667 (Нм), М 7=627, Мв=684. Вычислили по формуле (1) коэффициентрв = 1,0983606, Вычислили по формуле (2) номер удара1=6,3685954, округлили значение до целого числа и приняли 1=6,Вычислили приведенную жесткостьрезьбового соединения по формуле (3):К .= 914,9625,по формуле (4)5 К=913,75863,После округления результатов для дальнейших расчетов приняли К=914. Нэ практике К следует определить один раз по однойиз формул (3) или (4),10 Вычислили;по формуле (7)= 0,6046;по формуле (8)Оо = 0,6049175415 После округления результатов для дальнейших расчетов приняли Йо = 0,605, Напрактике достаточно определить Ио одинраз по одной иэ формул (7) или (8).Вычислили:по формуле (5)оп=15,8;по формуле (6)оп=15,9 .Результат вычислений округлили до целото и приняли 1=16.Вычислили по формуле (9)Пдоп = 10.Нанесли 10 ударов и отключили гайковерт.По сокращенному алгоритму вместо 6-й,8-й и 9-й операций выполнялась однаоперация определения числа дополнительных ударов (по формуле (10) ):пдоп = 10,446175 = 10,Остальные операции выполнялись безизменения,В резьбовом соединении было достиг 40 нуто усилие в 324 кН, угол поворота гайкисоставил 1,804 рад. После нанесения предпоследнего удара в резьбовом соединениибыло зафиксировано усилие в 314 кН, Учитывая, что число ударов округляется до целого, можно сделать вывод, что абсолютнаяпогрешность способа равна половине приращения усилия затяжки после последнегоудара, следовательно, с уменьшением числаударов до завершения затяжки точностьобеспечения заданного усилия снижаетсятак как после первых ударов приращенияусилия в резьбовом соединении больше,чем после последующих, Для нашего примера максимальная погрешность за счет округления числа ударов составляет:324 - 314 Х 100 = 1 532 . 326Такая высокая точность достижениятребуемого усилия затяжки возможна только при использовании высокоточных датчиков и точном определении расчетного углаповорота гайки,По сравнению с известным способом,где достигается высокая точность обеспечения требуемого момента, который связан сусилием затяжки через коэффициенты трения в резьбе и по торцу гайки, предлагаемый способ позволяет обеспечить болеевысокую точность. достижения требуемого 10усилия затяжки, так как оно выражается через угол поворота гайки, который не зависитот коэффициентов трения.формула изобретенияСпособ затяжки резьбовых соединений, 15заключающийся в обжатии стыка и затяжкеударами, замере текущего угла поворотагайки и момента на ней по завершении обжатия стыка после трех последовательныхударов, определении коэффициента динамичности приращения угла поворота гайкии приведенной жесткости резьбового соединения, нахождении числа дополнительных ударов и окончании затяжки после ихнанесения, отличающийся тем,что,с 25 целью повышения надежности, задают расчетный угол поворота гайки, а число дополнительных ударов определяют из выражения, 1 Ф+з 1)+2 р+з) 4 рп+з ф+3 - 1) где Я - расчетный угол поворота гайки;К - приведенная жесткость резьбового соединения;Мп+з - момент затяжки на гайке после последнего из трех последовательно нанесенных ударов;,оп + з - коэффициент динамичности приращения угла поворота гайки после последнего из трех последовательно нанесенных ударов;и - количество нанесенных при обжатии стыка ударов.1749013 Редактор Е,Папп л Корректор .Т,Палий оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 аказ 2553 ВНИИПИ йг Составитель В.Тара Техред М,Моргента Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4.г 5