RU165530U1

RU165530U1 - DEVICE FOR DISASSEMBLY THREADED CONNECTIONS

Info

Publication number: RU165530U1
Application number: RU2015141759/02U
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Ливанский; Равиль Исламович Нигметзянов; Сергей Константинович Сундуков; Дмитрий Сергеевич Фатюхин; Александр Сергеевич Чендаров
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2016-10-20

Abstract

Устройство для разборки резьбовых соединений, содержащее корпус, ультразвуковой пьезокерамический преобразователь, жёстко связанный посредством концентратора ультразвуковых колебаний с элементом для преобразования продольных ультразвуковых колебаний в крутильные с установленным на нем наконечником для закрепления головки-ключа, отличающееся тем, что элемент для преобразования продольных ультразвуковых колебаний в крутильные выполнен в виде размещённых в корпусе ведущей и ведомой зубчатых коронок, установленных с возможностью взаимодействия между собой посредством зацепления зубьев, выполненных на упомянутых коронках в радиальном направлении и имеющих острый угол при вершине, образованный пересечением наклонной и вертикальной плоскостей зубьев, при этом упомянутые зубья выполнены с возможностью проворота ведомой коронки при ее прижиме ведущей коронкой и предотвращения её обратного проворота, ведущая зубчатая коронка жёстко связана с концентратором ультразвуковых колебаний, а наконечник для закрепления головки-ключа установлен на ведомой зубчатой коронке.A device for disassembling threaded connections, comprising a housing, an ultrasonic piezoceramic transducer, rigidly connected by means of an ultrasonic vibrations concentrator to an element for converting longitudinal ultrasonic vibrations into torsional ones with a tip mounted on it for securing a key head, characterized in that the element for converting longitudinal ultrasonic vibrations into torsion is made in the form of leading and driven gear crowns placed in the housing, installed with the possibility of interacting with each other by engaging the teeth made on the said crowns in the radial direction and having an acute angle at the apex formed by the intersection of the inclined and vertical planes of the teeth, while the said teeth are made with the possibility of turning the driven crown when it is pressed by the leading crown and preventing its reverse rotation, the leading gear crown is rigidly connected to the ultrasonic vibrations concentrator, and the tip for securing the key head is mounted on the driven gear crown .

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к ручным инструментам с силовым приводом, предназначенным для сборки и разборки резьбовых соединений, охваченных коррозией или расположенных в труднодоступных местах, а также может быть использована для механизации монтажных и механосборочных работ в различных отраслях промышленности.The utility model relates to mechanical engineering, namely, to hand tools with a power drive, designed to assemble and disassemble threaded joints that are corroded or located in hard-to-reach places, and can also be used to mechanize installation and mechanical assembly work in various industries.

Известны устройства для затяжки болтового соединения содержащее гаечный ключ и цилиндрическую направляющую, с одной стороны имеющую упор для коксиальной пружины, а с другой - резьбовое отверстие, соответствующее затягиваемому болтовому соединению. На направляющей установлены пружина и концентратор, на резьбовом хвостовике которого содержаться вибратор и отражающая гайка, а второй конец концентратора имеет контакт с затягиваемой гайкой [1, 2].Known devices for tightening a bolt connection containing a wrench and a cylindrical guide, on the one hand having an emphasis for a coxial spring, and on the other, a threaded hole corresponding to a tightened bolt connection. A spring and a hub are installed on the guide, on the threaded shank of which a vibrator and a reflecting nut are contained, and the second end of the hub has contact with the tightened nut [1, 2].

Недостатком данных устройств является недостаточно высокая эффективность вследствие одноосного действия ультразвуковых колебаний, поскольку для разборки резьбового соединения используется только половина ультразвуковой энергии, генерируемой пьезокерамическим преобразователем, вторая его половина рассеивается в корпусе и в процессе разборки резьбового соединения не участвует.The disadvantage of these devices is not high enough efficiency due to the uniaxial action of ultrasonic vibrations, since only half of the ultrasonic energy generated by a piezoceramic transducer is used to disassemble the threaded connection, the second half is dissipated in the housing and is not involved in the disassembly of the threaded connection.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является ультразвуковой гайковерт, содержащий корпус с рукояткой, размещенный в корпусе пьезокерамический преобразователь, с которым жестко связан одним торцом торсион, внутри которого размещен стержень, представляющий собой концентратор колебаний, закрепленный на корпусе второй торсион и наконечник, связанный с его свободным концом [3].Closest to the claimed device in technical essence is an ultrasonic wrench containing a housing with a handle, a piezoceramic transducer located in the housing, with which a torsion bar is rigidly connected with one end, inside which there is a rod representing a vibration concentrator, a second torsion bar mounted on the housing and a tip connected with its free end [3].

Недостатком описанного устройства являются сложность конструкции за счет корпусных деталей, а также ограниченные технологические возможности применения гайковерта для разборки резьбовых соединений разных типоразмеров вследствие конструктивной сложности наконечника.The disadvantage of the described device is the design complexity due to body parts, as well as the limited technological possibilities of using a wrench for disassembling threaded connections of different sizes due to the structural complexity of the tip.

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции и расширение технологических возможностей устройства при разборке резьбовых разного типоразмера.The technical task of the utility model is to simplify the design and expand the technological capabilities of the device when disassembling threaded different sizes.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в устройстве для разборки резьбовых соединений, содержащем корпус, пьезокерамический преобразователь, жестко связанный посредством концентратора колебаний с элементом для преобразования продольных колебаний в крутильные, на рабочем торце которого закреплен наконечник, взаимодействующий через головку-ключ с разбираемым резьбовым соединением, согласно полезной модели элемент для преобразования продольных колебаний в крутильные выполнен в виде пары размещенных в корпусе и взаимодействующих между собой ведущей и ведомой зубчатых коронок с радиальным направлением зубьев, имеющих острый угол при вершине, образованный пересечением вертикальной и наклонной плоскостей, причем наклонная плоскость зубьев выполнена с возможностью проворота ведомой коронки при прижиме ведущей коронкой, а вертикальные плоскости выполнены с возможностью предотвращения ее обратного проворота, при этом наконечник имеет форму квадрата для закрепления стандартной сменной головки-ключа.The solution of the technical problem is achieved by the fact that in the device for disassembling threaded joints containing a housing, a piezoceramic transducer, rigidly connected by means of a vibration concentrator to an element for converting longitudinal vibrations into torsional vibrations, on the working end of which is fixed a tip interacting with a disassembled threaded head connection, according to a utility model, the element for converting longitudinal vibrations into torsional vibrations is made in the form of a pair placed in the housing and interacting between the leading and driven tooth crowns with the radial direction of the teeth, having an acute angle at the apex, formed by the intersection of the vertical and inclined planes, the inclined plane of the teeth being able to rotate the driven crown when pressed by the leading crown, and the vertical planes are made to prevent its reverse rotation, while the tip has the shape of a square to secure a standard interchangeable key head.

Технический результат достигается тем, что в устройстве за счет выноса ультразвукового преобразователя за пределы корпуса упрощается конструкция. При этом дополнительно уменьшается количество деталей, размещенных в корпусе, а именно, элемент преобразования продольных колебаний в крутильные выполнен в виде пары более простых в конструктивном отношении, взаимодействующих между собой зубчатых коронок. Поскольку в устройстве предусмотрено использование сменной головки-ключа под стандартные элементы соединения, то это позволяет осуществлять разборку широкого ряда типоразмеров резьбовых соединений и, тем самым, расширить технологические возможности применения устройства.The technical result is achieved in that in the device due to the removal of the ultrasonic transducer outside the housing, the structure is simplified. In this case, the number of parts placed in the housing is further reduced, namely, the element for converting longitudinal vibrations into torsional vibrations is made in the form of a pair of structurally simpler gear crowns interacting with each other. Since the device provides for the use of a replaceable head-wrench for standard connection elements, this allows disassembling a wide range of sizes of threaded connections and, thereby, expand the technological capabilities of the device.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема устройства для разборки резьбовых соединений; на фиг. 2 изображена изометрическая проекция ведомой зубчатой коронки; на фиг. 3 и фиг. 4 показана пара зубчатых коронок в положениях, соответствующим крайнему верхнему и крайнему нижнему положениям торца ультразвукового преобразователя, соответственно.The utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of a device for disassembling threaded connections; in FIG. 2 is an isometric view of a driven gear crown; in FIG. 3 and FIG. 4 shows a pair of gear crowns in positions corresponding to the extreme upper and extreme lower positions of the end face of the ultrasonic transducer, respectively.

На чертеже приняты следующие обозначения:In the drawing, the following notation:

P - сила прижима торца ультразвукового преобразователя;P is the clamping force of the end face of the ultrasonic transducer;

ξ - амплитуда колебаний ультразвукового преобразователя;ξ is the oscillation amplitude of the ultrasonic transducer;

α - острый угол при вершине зубьев зубчатых коронок.α is the acute angle at the apex of the teeth of the tooth crowns.

Устройство для разборки резьбовых соединений содержит корпус 1, пакетный ультразвуковой пьезокерамический преобразователь 2, набранный из дискретных шайб (на черт, не показаны), соединенный посредством жесткой связи в виде концентратора 3 колебаний с элементом для преобразования продольных колебаний в крутильные, выполненным в виде пары размещенных в корпусе 1 и взаимодействующих между собой ведущей и ведомой зубчатых коронок 4 и 5, соответственно, с радиальным направлением зубьев 6. Ведомая коронка 5 соединена со стороны рабочего торца с наконечником 7. При этом зубья 6 соответственно ведущей и ведомой коронок 4 и 5 имеют острый угол α при вершине, образованный пересечением наклонной и вертикальной плоскостей (на черт, не обозначены). Причем наклонная плоскость зубьев 6 выполнена с возможностью проворота ведомой коронки 5 при прижиме ведущей коронкой 4. Вертикальные плоскости зубьев 6 выполнены с возможностью предотвращения обратного проворота ведомой коронки 5. Головка-ключ 8 одним концом закрепляется на наконечнике 7, а второй ее конец одевается на разбираемое резьбовое соединение 9, тем самым наконечник 7 взаимодействует с последним. Причем наконечник 7 имеет форму квадрата для закрепления стандартной сменной головки-ключа 8.A device for disassembling threaded connections includes a housing 1, a packet ultrasonic piezoceramic transducer 2, assembled from discrete washers (not shown), connected via a rigid connection in the form of a vibration concentrator 3 with an element for converting longitudinal vibrations into torsional vibrations, made in the form of a pair of placed in the housing 1 and the driving and driven tooth crowns 4 and 5 interacting with each other, respectively, with the radial direction of the teeth 6. The driven crown 5 is connected from the working end to akonechnikom 7. In this case the teeth 6, respectively driving and driven crowns 4 and 5 have an acute angle α at the vertex formed by the intersection of inclined and vertical planes (in Fig, not designated). Moreover, the inclined plane of the teeth 6 is made with the possibility of rotation of the driven crown 5 when pressed by the leading crown 4. The vertical planes of the teeth 6 are made with the possibility of preventing the reverse rotation of the driven crown 5. The head-wrench 8 is fixed at one end on the tip 7, and its second end is put on dismantled threaded connection 9, thereby the tip 7 interacts with the latter. Moreover, the tip 7 has the shape of a square for fixing a standard interchangeable head-key 8.

Устройство для разборки резьбовых соединений работает следующим образом.A device for disassembling threaded joints works as follows.

При работе устройства колебания с амплитудой ξ ультразвукового преобразователя 2 усиливаются концентратором 3 колебаний и передаются на жестко связанную с ним ведущую коронку 4. При входе в зацепление зубьев 6 ведущей и ведомой коронок 4 и 5 за счет скольжения их наклонных смежных плоскостей продольные колебания ультразвукового пьезокерамического преобразователя 2 преобразуются в крутильные колебания ведомой коронки 5. Прижим коронок 4 и 5 осуществляется силой, прилагаемой к ультразвуковому преобразователю 2. Корпус 1 препятствует осевому смещению коронок 4 и 5. В коронке 4 устанавливается наконечник 7 для закрепления стандартной головки-ключа 8, осуществляющей разборку резьбового соединения 9.When the device is in operation, the vibrations with the amplitude ξ of the ultrasonic transducer 2 are amplified by the oscillation concentrator 3 and transferred to the leading crown 4, which is rigidly connected to it. When the teeth 6 of the leading and driven crowns 4 and 5 are engaged due to the sliding of their inclined adjacent planes, the longitudinal vibrations of the ultrasonic piezoceramic transducer 2 are converted into torsional vibrations of the driven crown 5. The crowns 4 and 5 are clamped by the force applied to the ultrasonic transducer 2. The housing 1 prevents axial the displacement of the crowns 4 and 5. In the crown 4, a tip 7 is installed to fix the standard key head 8, disassembling the threaded connection 9.

Учитывая, что с увеличением угла α при вершине зубьев 6 сила откручивания резьбового соединения уменьшается, но при этом увеличивается величина относительного смещения ведомой коронки 5, принимаем угол α=30°.Given that with an increase in the angle α at the top of the teeth 6, the unscrewing force of the threaded joint decreases, but the relative displacement of the driven crown 5 increases, we take the angle α = 30 °.

Тогда сила откручивания F_откр. резьбового соединения определяется по следующей формуле:Then the unscrew force F _open. threaded connections are determined by the following formula:

F_откр.=F_прод.·cosα, [Н]F _open = F _prod. Cosα, [H]

где F_прод. - сила прижима ультразвукового преобразователя.where F _prod. - clamping force of the ultrasonic transducer.

При этом относительное смещение X ведомой коронки 8 вычисляется по формуле:In this case, the relative displacement X of the driven crown 8 is calculated by the formula:

X=ξ·sinα, [мм]X = ξ · sinα, [mm]

где ξ - амплитуда колебаний ультразвукового преобразователя.where ξ is the oscillation amplitude of the ultrasonic transducer.

В результате угол поворота φ разбираемого резьбового соединения за время t можно оценить по формуле:As a result, the rotation angle φ of the disassembled threaded connection for time t can be estimated by the formula:

где f - частота ультразвуковых колебаний;where f is the frequency of ultrasonic vibrations;

r - радиус коронки;r is the radius of the crown;

ξ - амплитуда колебаний ультразвукового преобразователя.ξ is the oscillation amplitude of the ultrasonic transducer.

При возвратном движении торца концентратора 3 колебаний и жестко связанной с его торцом ведущей коронки 4 вертикальные плоскости зубьев 6 препятствуют обратному провороту ведомой коронки 5 относительно ведущей коронки 4.With the return movement of the end face of the oscillation concentrator 3 and the leading crown 4 rigidly connected with its end, the vertical planes of the teeth 6 prevent the reverse rotation of the driven crown 5 relative to the leading crown 4.

Поскольку в устройстве ультразвуковой пьезокерамический преобразователь 2 вынесен за пределы корпуса 1, а преобразователь продольных колебаний в крутильные выполнен в виде двух несложных деталей - коронок 4 и 5, взаимодействующих между собой посредством зубьев 6, устройство конструктивно упрощается. При этом благодаря сменной головке-ключу 8 устройство позволяет осуществлять разборку стандартных резьбовых соединений разных типоразмеров.Since the ultrasonic piezoceramic transducer 2 is placed outside the housing 1 in the device, and the longitudinal to torsional vibration transducer is made in the form of two simple parts - crowns 4 and 5 interacting with each other by means of teeth 6, the device is structurally simplified. Moreover, thanks to the interchangeable head-wrench 8, the device allows disassembling standard threaded connections of different sizes.

Таким образом, полезная модель позволяет обеспечить упрощение конструкции устройства для разборки резьбовых соединений и при этом уменьшение его габаритов и массы, а также расширение технологических возможностей устройства при разборке резьбовых соединений разного типоразмера.Thus, the utility model allows to simplify the design of the device for disassembling threaded joints and at the same time reduce its dimensions and weight, as well as expanding the technological capabilities of the device when disassembling threaded joints of different sizes.

Claims

A device for disassembling threaded connections, comprising a housing, an ultrasonic piezoceramic transducer, rigidly connected by means of an ultrasonic vibrations concentrator to an element for converting longitudinal ultrasonic vibrations into torsional ones with a tip mounted on it for securing a key head, characterized in that the element for converting longitudinal ultrasonic vibrations into torsion is made in the form of leading and driven gear crowns placed in the housing, installed with the possibility of interacting with each other by engaging the teeth made on the said crowns in the radial direction and having an acute angle at the apex, formed by the intersection of the inclined and vertical planes of the teeth, while the said teeth are made with the possibility of turning the follower crown when it is pressed by the leading crown and preventing its reverse rotation, the leading gear crown is rigidly connected to the ultrasonic vibrations concentrator, and the tip for securing the key head is mounted on the driven gear crown .