PL120643B1 - Method of tightening a screw joint and apparatus therefordlja svertyvanija bortovogo soedinenija - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 20.10.1983 120643 C Z VI¦ E L NIA Urzedu Patentowego hhl-.t] |7.ei;7*pBSj;'.;::ej LlIflGWej Int. Cl.3 B25B 23/14 Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: Atlas Capco AB., Nacka (Szwecja) Sposób skrecania polaczenia srubowego i urzadzenie do skrecania polaczenia srubowego i Praedmiotem wynalazku jest sposób skrecania polaczenia srubowego i urzadzanie do skrecania polaczenia srubowego do uzyskania zadanego ob¬ ciazenia osiowego.Znane sa sposoby skrecania polaczen srubowych w których polaczenia sa skrecane do uzyskania odpowiedniej wartosci momentu skrecajacego. War¬ tosc ta jest wyznaczana eksperymentalnie i odpo¬ wiada wymaganemu naprezeniu w polaczeniu sru¬ bowym. W sposobach tych, ze wzgledu na zmiany sily tarcia uzyskane obciazenie osiowe wykazuje duza zmiennosc.Znany jest z opisu patentowego St. Zjed. Am. nr 3 965 778 wielostopniowy uklad skrecajacy do skrecania kolejno w ustalonym nastepstwie, na¬ gwintowanych laczników az do osiagniecia zada¬ nych warunków. Uklad nie umozliwia osiagniecia zadanego obciazenia osiowego, a wiec zadanej war¬ tosci naprezen w polaczeniu srubowym i ciaglej kontroli wartosci obciazenia podczas skrecania.Znany jest z opisu patentowego St. Zjed. Am. nr 3 973 430 uklad do sprawdzenia jakosci procesu skrecania. Uklad ten umozliwia zarejestrowanie parametrów skrecania pod koniec skrecania, które porównuje sie z zadanymi granicami minimum i maksimum i na podstawie tego porównania oce¬ nia sie czy polaczenie wlasciwie zachowuje sie w warunkach koncooywch. Uklad ten nie umozliwia jednoczesnego skrecania polaczenia i pomiaru ob¬ ciazenia osiowego w nim wystepujacego a wiec plynnego dojscia do wlasciwego obciazenia w po¬ laczeniu.Znany jest z opisu patentowego Francji nr 2 102 719 sposób skrecania polaczenia srubowego 5 az do osiagniecia granicy plastycznosci materia¬ lów elementów polaczenia, przy czym zgodnie z tym sposobem, nie jest mozliwe osiagniecie zada¬ nej wartosci obciazenia osiowego, gdyz sposób umozliwia jedynie poprzez badanie zmian w gra- io diencie moment/obrót ujawnienie momentu, gdy polaczenie osiaga granice plastycznosci.Znany jest równiez z opisu patentowego St.Zjed. nr 3939920 sposób polegajacy na skrecaniu polaczenia do osiagniecia granicy plastycznosci, 15 przy której notuje sie wartosc momentu skreca¬ jacego.W sposobie tym zaklada sie, ze rejestrowana wartosc obciazenia osiowego zwiazana jest z okre¬ slona wartoscia momentu skrecajacego uzalezniona 20 od rzeczywistej sily tarcia w polaczeniu srubo¬ wym. Ze zwiazku miedzy wartoscia obciazenia i momentu skrecajacego okresla sie wartosc obcia¬ zenia na granicy plastycznosci mierzac wartosc momentu skrecajacego. Taka zaleznosc okresla sie 25 dla danego polaczenia srubowego. Azeby uzyskac wymagane obciazenie osiowe, polaczenie skrecane jest do osiagniecia granicy plastycznosci, co umo¬ zliwia okreslenie zaleznosci miedzy wartosciami obciazenia i momentu skrecajacego. Polaczenie roz- 30 luznia sie wówczas i ponownie skreca stosujac 120 6433 lubinem skrecajacy Odpowiadajacy wyma^aiwj wctiwu&ci OiOciaz.eriia osiowego. opobuiu ien wykazuje nieclogoanoici spowoou- Wdue laKLem, ze przy wyznaczaniu wariosci ou- Ciazoiiid cna granicy plastycznosci, zalozona jea- ncuwwa Mie tarcia w gwincie i ponizej sruoy mo iioAi^tici. j.aKnc przypadki sa wyjacituwe zwy^e wystepuja auze róznice w gwancie polaczenia wy- woiujac aoaa-u&Oiwe obciazenie, Kiore wpiywa na wartobc obciazenia na granicy plastycznosci, ibiid taicia aziaiajaca ponizej iDa sruoy ino iidil&r^utj. równiez przyczynia sie do wzrostu wartosci nio- menuu skrecajacego, aie nie powoduje pow,otdiniia naprezen w srucie. Zmiany w sile taicia powo¬ duja róznice w otrzymanych wartosciach obciaze¬ nia osiowego. urugim zródlem bledów tego sposobu jest lakt, ze polaczenie musi byc skrecane dwa razy. Przy powtórnym skrecaniu wielkosc sily tarcia w po¬ laczeniu jest znacznie mniejsza niz przy skrecaniu pierwszym, co oznacza, ze wyliczona wartosc mo¬ mentu skrecajacego potrzebna do uzyskania wy¬ maganego obciazenia osiowego jest przy pierw¬ szym skrecaniu zawyzona, zas wielkosc sily tarcia przy drugim skrecaniu ulega znacznym wahaniom.Przedstawiony sposób wymaga stosunkowo du¬ zej ilosci czasu i skomplikowanego systemu regu¬ lacyjnego.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu nie majacego wad znanych sposobów nie bedacego czasochlonnym i pracochlonnym.Celem wynalazku jest równiez opracowanie u- rzadzenia do skrecania polaczenia srubowego do uzyskania zadanego obciazenia osiowego nie ma¬ jacego wad znanych urzadzen, majacego prosta konstrukcje i latwego w obsludze.Cel wynalazku osiagnieto przez opracowanie sposobu skrecania polaczenia srubowego, w któ¬ rym dokonuje sie pomiaru chwilowej wartosci momentu skrecajacego i kata obrotu w interwale odpowiadajacym sprezystym odksztalceniom pola¬ czenia, oblicza sie gradient krzywej zaleznosci mo¬ mentu od kata obrotu polegajacego przerywaniu skrecania srubowego po osiagnieciu przez moment skrecajacy wartosci odpowiadajacej zadanej war¬ tosci obciazenia osiowego. Gradient krzywej zalez¬ nosci momentu od kata obrotu oblicza sie pomie¬ dzy dowolnie wybranymi punktami, usytuowanymi wewnatrz liniowego odcinka na krzywej zaleznosci momentu od kata obrotu, który odpowiada spre¬ zystym odksztalceniom polaczenia srubowego.Cel wynalazku osiagnieto równiez przez zapro¬ jektowanie urzadzenia do skrecania polaczenia sru¬ bowego, majacego mechaniczny czujnik do reje¬ stracji wartosci momentu skrecajacego i czujnik do rejestracji wartosci kata obrotu polaczenia srubowego polaczone z mechanicznym wkretakiem, zespól sterujacy polaczony z czujnikami, dla od¬ bierania ich sygnalów, przy czym zespól regulu¬ jacy sterujacy zawiera urzaidzenie liczace do okre¬ slania gradientu krzywej zaleznosci od kata obro¬ tu, które ma komparator polaczonym z urzadze¬ niem liczacym, dla zapoczatkowania wylaczania wkretaka po osiagnieciu przez moment skrecaja¬ cy wartosci odpowiadajacej zadanej wartosci ob- 643 4 ciazenia osiowego. Wkretak jest pneumatyczny i ma wlotowy zawór, z którym wspólpracuje zespól sterujacy zapoczatkowujacy jego zamykanie w chwili osiagniecia przez moment skrecajacy war- 5 tosci odpowiadajacej zadanej wartosci obciazenia osiowego.Przedmiot wynalazku zostal uwidocziniony w przykladzie wykonania, na którym fig. 1 przed¬ stawia wykres zaleznosci wartosci obciazenia osio- io wego od wielkosci kata obrotu w polaczeniu sru¬ bowym, fig. 2 — wykres zaleznosci wartosci mo¬ mentu skrecajacego od wielkosci kata obrotu dla polaczenia srubowego, fig. 3 — wkretak mecha¬ niczny z zespolem regulujacym, schematycznie. 15 W sposobie skrecania polaczenia srubowego wy¬ korzystuje sie fakt, ze stala k stanowiaca stosu¬ nek wartosci F obciazenia osiowego do wielkosci kata obrotu qp dla polaczenia srubowego zmienia sie w niewielkich granicach, zwlaszcza w pola- 20 czeniach, w których czesci skladowe sa wytwarza¬ ne i obrabiane bardzo starannie. Takie polaczenie stosuje sie w pokrywach walu korbowego i glo¬ wicy cylindra w silniku spalinowym. Sila tarcia w takich polaczeniach ulega znacznym wahaniom, 25 w zwiazku z tym celem wynalazku jest uzyskanie wymaganego obciazenia osiowego w polaczeniu tak, aby wyeliminowac wplyw sily tarcia. W tym celu zamiast momentu skrecajacego wprowadzono kat obrotu jako miernik obciazenia osiowego. 30 Proces skrecania oparty jest na znajomosci sta¬ lej k stanowiacej stosunek wartosci F obciazenia osiowego do wielkosci kata sie eksperymentalnie mierzac wartosc F obciaze¬ nia osiowego i kat obrotu cp w kilku polaczeniach. 35 Otrzymana zaleznosc wykreslona jest na fig. 1, gdzie F oznacza wartosc obciazenia osiowego, cp wielkosc kata obrotu, a Aq wielkosc kata obrotu odpowiadajaca zadanej wartosci Fp obciazenia osiowego. 40 Na figurze 2 uwidoczniona jest zaleznosc ilustru¬ jaca proces skrecania do osiagniecia granicy pla¬ stycznosci. W procesie skrecania wyróznia sie trzy fazy, pierwsza obejmuje odcinek od zera do pun¬ ktu A, druga od punktu A do punktu B, a trzecia 45 powyzej punktu B. W fazie pierwszej wzrost war¬ tosci momentu skrecajacego jest bardzo nierówno¬ mierny. Od punktu A skrecanie trwa nadal a caly odcinek krzywej miedzy punktami A i B ma cha¬ rakter liniowy. Odcinek ten odpowiada fazie, w 50 której polaczenie srubowe poddawane jest od¬ ksztalceniom sprezystym. Od punktu B moment skrecajacy rosnie wolniej co spowodowane jest trwalym odksztalceniem polaczenia.Liniowa czesc wykresu z fig. 2 odpowiada spre¬ zystym odkszhtalcendom polaczenia spowodowanym rosnacym obciazeniem osiowym. Gradient krzywej odpowiada sztywnosci tego polaczenia.W sposobie skrecania polaczen srubowych we- 60 dlug wynalazku gradient -^, stanowiacy stosunek wiartosci przyrostu okresla dM momentu skreca¬ jacego i wartosci przyrostu d(p kata obrotu, sie pomiedzy dwoma dowolnie wybranymi na krzywej punktami Mi, cpx i M2, q)2, gdzie M oznacza war- 65 tosc momentu skrecajacego, a 10 obrotu. Drugi punkt wybiera sie w taki sposób, azeby wartosc M2 momentu skrecajacego nie prze¬ kraczala wartosci koncowej momentu skrecaja¬ cego M2.Obliczany gradient— mnozy sie przez wielkosc 5 d kata obrotu cp odpowiadajaca wartosci Fp zada¬ nego obciazenia osiowego. Otrzymany iloczyn, któ¬ ry ma wymiar mementu skrecajacego, stanowi wartosc Ms momentu skrecajacego odpowiadajaca wartosci Fp wymaganego obciazenia osiowego.Urzadzenie wedlug wynalazku (fig. 3) zawiera wkretak mechaniczny 10 polaczony z zespolem sterujacym 11. Zespól 11 ma dwa wejscia A i B polaczone z czujnikiem (12) momentu skrecajacego 15 i czujniki 13 kata obrotu umieszczonymi na wkre¬ taku 10. Zespól sterujacy 11 ma wzmacniacz 14, standaryzator 15 sygnalu do przetwarzania sygna¬ lów podawanych z wkretaka mechanicznego 10, urzadzenie liczace 17 do okreslania gradientu£^ 20 multiplikator 18, dzielnik napiecia 19 i komparator 20. W sklad urzadzenia wchodzi takze zawór wlo¬ towy 21 do regulacji przeplywu powietrza nape¬ dzajacego wkretak 10 oraz przelacznik wyzwala¬ jacy 22 polaczony z zaworem21. » Azeby uzyskac okreslone naprezenie w polacze¬ niu srubowym wkretak 10 uruchamiany jest przy pomocy przelacznika 22. Czujniki 12, 13 podaja sygnaly na wejscia A i B zespolu steruljaoego 11, Gradient^- liczony jest przez wspólczynnik IL 80 w multiplikatorze 18. Wspólczynnik|L daje war¬ tosc kata obrotu nia zadanej wartosci Fp obciazenia osiowego. War¬ tosc wspólczynnika ^- wprowadza sie do dzielni- w ka 19, polaczone z multiplikatorem 18.Poniewaz gradient -^ jest miara sztywnosci konkretnego polaczenia srubowego, obliczony ilo¬ czyn odpowiada wartosci M8 momentu skrecaja- 40 cego, jaka trzeba uzyskac, aby obciazenie osiowe mialo wartosc Fp.Obliczona wartosc Ms momentu skrecajacego po¬ równuje sie w komparatorze 20 z rzeczywista war¬ toscia M momentu skrecajacego, podawana w po- *5 staci sygnalu bezposrednio z wkretaka 10. Gdy rzeczywista wartosc M momentu skrecajacego osia¬ ga wartosc obliczona Ms, komparator 20 zapoczat¬ kowuje wylaczanie wkretaka mechanicznego 10, przez podanie sygnalu na wejscie zaworu wylo- 50 towego 21, 00 powoduje przesuniecie zaworu 21 i przerwanie doplywu powietrza do wkretaka 10.Przy sposobie skrecania polaczen srubowych we¬ dlug wynalazku obciazenie osiowe osiaga zawsze zadana wartosc. PL PL PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób skrecania polaczenia srubowego do uzyskania zadanej wartosci obciazenia osiowego, gdy znana jest wielkosc stosunku wartosci obcia¬ zenia osiowego do wartosci kata obrotu, w którym mierzy sie chwilowa wartosc momentu skrecaja¬ cego i kata obrotu w interwale odpowiadajacym spazystym odksztalceniom polaczenia i oblicza sie gradient krzywej zaleznosci momentu od kata obrotu, znamienny tym, ze przerywa sie skrecanie polaczenia srubowego po osiagnieciu przez mo¬ ment skrecajacy wartosci odpowiadajacej zadanej wartosci osiowego obciazenia.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze gradient krzywej zaleznosci momentu od kata obrotu oblicza sie pomiedzy dowolnie wybranymi punktami usytuowanymi wewnatrz liniowego odcinka na krzywej zaleznosci momentu od kata obrotu który odpowiada sprezystym odksztalceniom polaczenia srubowego.

3. Urzadzenie do skrecania polaczenia srubowe¬ go do uzyskania zadanej wartosci osiowego obcia¬ zenia, gdy znana jest wielkosc stosunku wartosci osiowego obciazenia do wartosci kata obrotu majace mechaniczny wkretak, czujnik do re¬ jestracji wartosci momentu skrecajacego i czuj¬ nik do rejestracji wielkosci i kata obrotu pola¬ czenia srubowego, polaczone z mechanicznym wkretakiem, zespól, sterujacy polaczony z czuj¬ nikami, dla odbierania ich sygnalów, przy czym zespól zawiera urzadzenie liczace, do okreslania gradientu krzywej zaleznosci momentu od kata obrotu, znamienne tym,v ze ma komparator pola- czoy z urzadzeniem liczacym (17) i mechanicznym wkretakiem (10), dla zapoczatkowania wylaczania wkretaka (10) po osiagnieciu przez moment skre¬ cajacy wartosci odpowiadajacej zadanej wartosci obciazenia osiowego.

4. Urzadzenie wedlug zastrz., znamienne tym, ze wkretak (10) jest pneumatyczny i ma wlotowy zawór (21), z którym wspólpracuje zespól steru¬ jacy (11), zapoczatkowujacy jego zamykanie w chwili osiagniecia przez moment skrecajacy war¬ tosci odpowiadajacej zadanej 'wartosci obciazenia osiowego.120 643 rP \ \m „ --( ^ X k 9 Figi Fig.P er Zl UL 4£ ^h4 10 44 13 ! 11 u 15 17 13 19. V Hg 3 11 V zo Drukarnia Narodowa, Zaklad nr 6, 144/83 Cena 100 zl PL PL PL PL