устройство для контроля усилия затяжки резьбового соединения

Формула изобретения

Устройство для контроля усилия затяжки резьбового соединения, содержащее установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения шток с осевым отверстием и хвостовиком с резьбовым отверстием под стержень резьбового соединения, закрепленную на противоположном хвостовику конце штока и подпружиненную к корпусу крышку и закрепленное в осевом отверстии штока средство измерения линейных перемещений, при этом поперечное сечение хвостовика больше поперечного сечения штока, отличающееся тем, что оно снабжено втулкой с донным участком, установленной на штоке соосно с образованием осевого и радиального зазора между ней и хвостовиком и сопряженной донным участком с корпусом, при этом поверхности сопряжения выполнены сферическими, шток выполнен со сквозным поперечным окном и имеет палец, размещенный в окне с образованием зазора между его боковой поверхностью и стенкой окна со стороны хвостовика и укрепленный в корпусе, средство измерения линейных перемещений установлено с упором в палец, а величины зазоров между пальцем и стенкой окна и между донной частью втулки и обращенным к ней торцом хвостовика превышают величину удлинения выступающей над гайкой части стержня резьбового соединения при затяжке последнего.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение, преимущественно в ответственных резьбовых соединениях, требующих обеспечения расчетного усилия затяжки.

Известно устройство для индикации усилия затяжки резьбового соединения, содержащее полый корпус, закрепленный на гайке шток, подвижно установленный в корпусе и связанный со средствами индикации, а также электроизолирующей внутренней втулкой между штоком и корпусом, жестко закрепленной в последнем, и резьбовой крышкой. Средства индикации выполнены в виде электроконтакта и электросигнальной системы, при этом шток соединен с электроизолилующей втулкой с возможностью осевого перемещения, резьбовая крышка размещена в осевом отверстии штока, а электроконтакт подвижно установлен в отверстии штока, подпружинен к крышке и соединен с электросигнальной системой [1]

Недостатками устройства являются наличие внешней электросигнальной системы, специальной гайки с внешней резьбой, а также возможность регистрации лишь предельного усилия затяжки при замыкании электроконтакта.

Известно также устройство, включающее резьбовой стержень и гайку, закрепленный на ней съемный полый корпус и средство индикации осевого усилия, причем корпус выполнен в виде колпачка, образующего с резьбовым стержнем поршневую пару, подпоршневая полость которой сообщена с атмосферой посредством капиллярного отверстия в днище колпачка и заполнена средством индикации в виде пластичного вещества, а осевой размер подпоршневой полости и зазор между торцем резьбового стержня и днищем колпачка превышают величину удлинения стержня при затяжке соединения. Устройство имеет недостатки, заключающиеся в наличии нестандартных гайки (с внешней резьбой) и стержня (с каналом), а также в невысокой точности индикации усилия при визуальной оценке величины выступающего при затяжке из колпачка индикаторного средства [2]

Наиболее близким аналогом является устройство, содержащее подвижно установленный в полом корпусе шток с осевым отверстием и хвостовиком и резьбовым отверстием под стержень резьбового соединения, закрепленным на противоположном хвостовику конце штока и подпружиненную к корпусу крышку и закрепленное в осевом отверстии штока средство измерения линейных перемещений, при этом поперечное сечение хвостовика больше поперечного сечения штока [3]

Известная конструкция обладает невысокой точностью измерения, обусловленной трудностями заполнения полостей жидкостью без пузырей воздуха и градуировки стержня.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности контроля осевого усилия в процессе затяжки резьбового соединения в связи с использованием стандартного прибора для измерения линейных перемещений, например, индикатора часового типа, а также в возможности применения устройства для широко распространенных стандартных резьбовых соединений, т.е. оно не требует специальных гаек или винтов. При этом используется предварительно полученная для анализа резьбового соединения любым известным способом тарировочная зависимость между показанием прибора (удлинением резьбового стержня) и осевым усилием.

Средство достижения указанного технического результата состоит в том, что устройство для контроля усилия затяжки резьбового соединения, содержащее установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения шток с осевым отверстием и хвостовиком с резьбовым отверстием под стержень резьбового соединения, закрепленную на противоположном хвостовику конце штока и подпружиненную к корпусу крышку и закрепленное в осевом отверстии штока средство измерения линейных перемещений, при этом поперечное сечение хвостовика больше поперечного сечения штока, снабжено втулкой с донным участком, установленной на штоке соосно с образованием осевого и радиального зазора между ней и хвостовиком и сопряженной данным участком с корпусом, при этом поверхности сопряжения выполнены сферическими, шток выполнен со сквозным поперечным окном и имеет палец, размещенный в окне с образованием зазора между его боковой поверхностью и стенкой окна со стороны хвостовика и укрепленный в корпусе, средство измерения линейных перемещений с упором в палец, а величины зазоров между пальцем и стенкой окна и между донной частью втулки и обращенным к ней торцем хвостовика превышают величину удлинения выступающей над гайкой части стержня резьбового соединения при затяжке последнего.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен продольный разрез устройства для контроля усилия затяжки резьбового соединения, установленного на стандартном резьбовом соединении.

В детали 1 установлено стандартное резьбовое соединение в виде резьбового стержня-винта 2, гайки 3 и шайбы 4. На стержне 2 установлен шток 5 посредством внутреннего резьбового отверстия 6 в его хвостовике 7. Шток 5 установлен с возможностью осевого перемещения в корпусе 8, подпружиненном посредством пружины 9 к крышке 10, закрепленной при помощи, например, пружинного кольца 11 на штоке 5. Устройство для контроля усилия затяжки резьбового соединения снабжено втулкой 12 с донным участком, установленной с зазором относительно штока 5 и сопряженной донным участком с корпусом 8. При этом втулка 12 контактирует с корпусом 8 по сферической поверхности 13 (сферический цилиндр), а с противоположной стороны со свободным торцем 14 гайки 3, что обеспечивает компенсацию возможной неперпендикулярности свободного торца гайки относительно оси при ее повороте.

В штоке 5 выполнено поперечное сквозное окно 15, а в корпусе 8 закреплен, например, при помощи резьбы палец 16, проходящий по диаметру штока 5 с зазором сквозь окно 15. В осевом отверстии 17 штока 5 закреплен винтом 18 прибор 19 со средством в виде штока 20 измерения линейных перемещений, установленных с упором в палец 16. Осевые размеры выполнены таким образом, что осевые зазоры между днищем 21 втулки 12 и хвостовиком 7, а также между пальцем 16 и окном 15 (со стороны хвостовика 7) превышают предельное изменение величины выступающей части стержня 2 относительно гайки 3 при затяжке для компенсации перемещения выступающей части хвостовика. На штоке 5 имеется головка 22 под гаечный ключ.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно для аналогичного резьбового соединения экспериментально определяется зависимость удлинения (увеличения) Выступающей части стержня 2 относительно торца 14 гайки 3 при различном осевом нагружении и моменте, приложенном к гайке 3. Определяется требуемое удлинение, соответствующее заданному осевому усилию в резьбовом соединении. В процессе затяжки корпус 8 и втулка 12 остаются прижатыми к гайке 3, при этом остается постоянным расстояние от пальца 16 до гайки 3. Шток 5 с измерительным прибором 19, вследствие удлинения выступающей части стержня перемещается вдоль оси (на фиг. 1 вверх), шток 20 прибора 19, контактируя с пальцем 16, воздействует на прибор 19, и, благодаря внутренней пружине (на чертеже не показана) самого прибора 19, постоянно при затяжке остается прижатым к пальцу 16. При достижении в процессе затяжки определенного (указанной выше тарировкой) показания прибора 19, соответствующего необходимому осевому усилию в стержне 2, затяжку прекращают. Устройство при помощи головки 22 штока 5 демонтируют с резьбового соединения. Таким образом конструкция устройства обеспечивает в процессе затяжки посредством поворота гайки точное отслеживание (измерение) при помощи стандартного измерительного прибора индикатора перемещений изменение выступающей (относительно свободного торца гайки) части резьбового стержня.

Устройство не представляет технических и технологических сложностей для изготовления посредством станочной обработки.

Устройство просто в эксплуатации и может найти практическое применение при сборке ответственных резьбовых соединений как в цеховых, так и в полевых условиях.