RU2475352C2

RU2475352C2 - Thrust nut driver

Info

Publication number: RU2475352C2
Application number: RU2011113281/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Болштянский; Виктор Евгеньевич Щерба; Максим Валерьевич Семин
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2013-02-20
Also published as: RU2011113281A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and may be used in assembling and disassembling threaded joints with high tightening torques. Proposed nut driver comprises body, motor with shaft engaged with first half-coupling and second half-coupling aligned therewith and engaged with drive shaft whereon key and switch are located. One of said half-coupling is connected with electric magnet. First half-coupling is composed of a toothed rotor while second half-coupling represents a toothed stator. Tight chamber is composed between said stator and rotor and filled with steel powder. Rotor and stator are locked without direct contact there between. Said two-position switch has first contact for connecting to motor circuit with second contact open that feed electric power to electric magnet with first contact broken.

EFFECT: no noise nor vibration, longer life.

3 dwg

Description

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при сборке и разборке резьбовых соединений с большим моментом затяжки.The invention relates to general engineering and can be used in the assembly and disassembly of threaded connections with a large tightening torque.

Известен ударный гайковерт, содержащий корпус с двигателем, вал которого соединен с первой полумуфтой, и вторую полумуфту, соединенную с приводным валом, на котором установлен ключ (см. кн. Сарбаев В.И., Селиванов С.С., Коноплев В.Н. Механизация производственных процессов технического обслуживания и ремонта автомобилей. М.: Изд-во МГИУ, 2006. - 284 с. Стр.210, рис.9.7).Known impact wrench containing a housing with an engine, the shaft of which is connected to the first coupling half, and a second coupling coupling connected to the drive shaft, on which the key is installed (see pr. Sarbaev V.I., Selivanov S.S., Konoplev V.N. Mechanization of the production processes of maintenance and repair of automobiles. M: Publishing House of MGIU, 2006. - 284 p. Page 210, Fig. 9.7).

Известен также ударный гайковерт, содержащий корпус с двигателем, вал которого соединен с первой полумуфтой, и вторую полумуфту, соединенную с приводным валом, на котором установлен ключ, причем одна из полумуфт соединена с электромагнитом (см. кн. Власов Ю.А., Тищенко Н.Т. Проектирование технологического оборудования автотранспортных предприятий. Томск: Изд-во ТГАСУ, 2009. - 296 с. Стр.76, рис.5.1).Also known is an impact wrench containing a housing with an engine, the shaft of which is connected to the first coupling half, and a second coupling coupling connected to the drive shaft on which the key is mounted, one of the coupling coupling being connected to an electromagnet (see book. Vlasov Yu.A., Tishchenko NT Design of technological equipment of motor transport enterprises. Tomsk: Publishing house of TGASU, 2009. - 296 p. Page 76, Fig. 5.1).

Недостатком известных конструкций является высокая шумность и вибрация при работе из-за периодических соударений выступов полумуфт, а также быстрый выход из строя этих выступов, испытывающих скользяще-ударную нагрузку, что снижает ресурс работы устройства.A disadvantage of the known designs is high noise and vibration during operation due to periodic collisions of the protrusions of the coupling halves, as well as the rapid failure of these protrusions experiencing a sliding-impact load, which reduces the life of the device.

Задачей изобретения является снижение шумности и вибрации, повышение ресурса работы.The objective of the invention is to reduce noise and vibration, increase the service life.

Указанная задача решается тем, что в известном ударном гайковерте, содержащем корпус, двигатель с валом, который соединен с первой полумуфтой, и установленную соосно с ней вторую полумуфту, соединенную с приводным валом, на котором установлен ключ, и выключатель, причем одна из полумуфт соединена с электромагнитом, первая полумуфта выполнена в виде зубчатого ротора, а вторая - в виде зубчатого статора, между статором и ротором образована герметичная полость, заполненная стальным порошком, а выключатель выполнен двухпозиционным с первым контактом, обеспечивающим подсоединение к электрической сети электродвигателя при незамкнутом втором контакте, обеспечивающем подвод электроэнергии к электромагниту при незамкнутом первом контакте.This problem is solved in that in a known impact wrench containing a housing, a motor with a shaft that is connected to the first coupling half, and a second coupling coupling mounted coaxially with it, connected to a drive shaft on which the key is mounted, and a switch, one of the coupling coupling being connected with an electromagnet, the first coupling half is made in the form of a gear rotor, and the second in the form of a gear stator, a sealed cavity filled with steel powder is formed between the stator and the rotor, and the switch is made on-off with the first ntact, providing connection to the electric network of the electric motor with an open second contact, providing power to the electromagnet with an open first contact.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 схематично изображено поперечное сечение ударного гайковерта.Figure 1 schematically shows a cross section of an impact wrench.

На фиг.2 в увеличенном масштабе изображено сечение гайковерта в зоне полумуфт.Figure 2 on an enlarged scale shows a section of a wrench in the area of the coupling halves.

На фиг.3 изображена электрическая схема подключения двигателя и электромагнита.Figure 3 shows the electrical connection diagram of the engine and the electromagnet.

Ударный гайковерт (фиг.1, 2) состоит из внешнего корпуса 1, в котором установлен двигатель 2 (в данном примере электродвигатель) с валом 3, выполненным заодно с массивным зубчатым ротором 4, представляющим собой первую полумуфту. На валу 3 с возможностью свободного относительно вала 3 вращения установлен зубчатый статор 5, являющийся второй полумуфтой, с внутренним корпусом 6, образующим герметичную полость 7, и кольцевым электромагнитом 8. К внутреннему корпусу 6 жестко прикреплен приводной вал 9, на котором установлен торцовый ключ 10. На корпусе 1 закреплена рукоятка 11 с кнопкой управления 12. Щеточное устройство 13 служит для подвода электроэнергии к электромагниту 8. Герметичная полость 7 заполнена стальным мелкозернистым порошком (на рисунках условно не показан).Impact wrench (figure 1, 2) consists of an outer casing 1, in which a motor 2 (in this example, an electric motor) is installed with a shaft 3 made integral with a massive gear rotor 4, which is the first coupling half. A gear stator 5 is installed on the shaft 3 with the possibility of rotation free relative to the shaft 3, which is the second coupling half, with an inner casing 6 forming an airtight cavity 7 and an annular electromagnet 8. A drive shaft 9 is fixed to the inner casing 6, on which a socket wrench 10 is mounted A handle 11 with a control button 12 is fixed on the housing 1. The brush device 13 serves to supply electricity to the electromagnet 8. The sealed cavity 7 is filled with steel fine-grained powder (not shown conventionally in the figures).

Кнопка управления 12 (фиг.3) входит в состав двухпозиционного выключателя 14 и подпружинена пружиной возврата 15. Выключатель имеет контакты 16 и 17, контакт 16 присоединяет к электрической сети электродвигатель 2 (при незамкнутом контакте 17), а контакт 17 подключает электромагнит 8 (при незамкнутом контакте 16).The control button 12 (Fig. 3) is a part of the on-off switch 14 and is spring-loaded with a return spring 15. The switch has contacts 16 and 17, contact 16 connects electric motor 2 to the electric network (with open contact 17), and contact 17 connects the electromagnet 8 (at open contact 16).

Ударный гайковерт работает следующим образом (фиг.1-3).Impact wrench works as follows (Fig.1-3).

Работник, удерживая гайковерт за рукоятку 11 (фиг.1), надевает ключ 10 на головку болта или на гайку, которые необходимо закрутить (на рисунках они условно не показаны). Затем работник нажимает пальцем на кнопку управления 12 и соединяет таким образом контакт 16 (фиг.3) с электрической сетью. При этом электродвигатель 2 начинает вращаться, приводя во вращение вал 3 и зубчатый ротор 4.The worker, holding the wrench by the handle 11 (Fig. 1), puts the wrench 10 on the bolt head or on the nut, which must be tightened (they are not shown conditionally in the figures). Then the employee presses the control button 12 with his finger and thus connects the contact 16 (figure 3) with the electrical network. In this case, the electric motor 2 begins to rotate, causing the shaft 3 and the gear rotor 4 to rotate.

Зубчатый сектор 4 своими зубцами начинает вращать мелкозернистый стальной порошок, заполняющий герметичную полость 7. Вращающийся порошок воздействует силами трения на зубцы статора 5 и вращает его, в связи с чем вращается внутренний корпус 7, вал 9 и ключ 10. При этом зубчатый ротор 4 вращается намного быстрее зубчатого статора 5, т.к. происходит проскальзывание стального порошка. Например, если зубчатый ротор 4 вращается с частотой 3000 мин^-1, то зубчатый статор 5 - с частотой около 150-200 мин^-1. Происходит плавное вращение болта или гайки и их предварительная затяжка.The gear sector 4 begins to rotate with its teeth a fine-grained steel powder filling the airtight cavity 7. The rotating powder acts by the forces of friction on the teeth of the stator 5 and rotates it, in connection with which the inner housing 7, the shaft 9 and the key 10 rotate. much faster than the gear stator 5, because steel powder slips. For example, if the gear rotor 4 rotates at a frequency of 3000 min ^-1 , then the gear stator 5 rotates at a frequency of about 150-200 min ^-1 . There is a smooth rotation of the bolt or nut and their preliminary tightening.

После окончания предварительной затяжки, когда момент вращения резко возрастает, сил трения порошка недостаточно для вращения зубчатого статора 5, внутреннего корпуса 7 и вала 9 с ключом 10, между зубчатым ротором 4 и зубчатым статором 5 начинается проскальзывание, вращение ключа 10 останавливается и работник дальнейшим нажатием кнопки 12 включает контакт 17, в связи с чем электроэнергия поступает на электромагнит 8, магнитные силовые линии которого практически мгновенно намагничивают стальной порошок, его частицы слипаются друг с другом, образуя твердое тело, заполняющее герметичную полость 7, и вызывая жесткую кинематическую связь между зубчатым ротором 4 и зубчатым статором 5. В результате этого происходит резкое торможение продолжающего вращаться по инерции зубчатого ротора 4 с валом 3 электродвигателя 2, т.е. происходит крутильный удар, энергия которого пропорциональна сумме масс зубчатого ротора 4 и вала 3 с ротором электродвигателя 2 и квадрату частоты их вращения. В результате этого удара происходит окончательная затяжка резьбового соединения (болта или гайки, на которые воздействует ключ 10).After the pre-tightening is completed, when the rotation moment increases sharply, the friction forces of the powder are insufficient to rotate the gear stator 5, the inner casing 7 and the shaft 9 with the key 10, slipping starts between the gear rotor 4 and the gear stator 5, the rotation of the key 10 stops and the worker further pressing Buttons 12 includes a contact 17, in connection with which the electric power enters an electromagnet 8, the magnetic field lines of which magnetize steel powder almost instantly, its particles stick together, Zuy solid filling the sealed cavity 7, and causing a rigid driving connection between the toothed gear rotor 4 and the stator 5. As a result, there is a sharp deceleration continues to rotate by inertia gear rotor 4 to the shaft 3 of the motor 2, i.e. a torsional shock occurs, the energy of which is proportional to the sum of the masses of the gear rotor 4 and the shaft 3 with the rotor of the electric motor 2 and the square of the frequency of their rotation. As a result of this impact, the final tightening of the threaded connection (bolt or nut, which is affected by the wrench 10) takes place.

При необходимости крутильный удар может быть повторен. Для этого работник переводит кнопку 12 (частично отпускает ее) в положение включенного контакта 16 (при этом электромагнит 8 отключается и стальной порошок, заполняющий герметичную полость 7, снова становится сыпучим), включенный электродвигатель 2 снова раскручивает зубчатый ротор (зубчатый статор 5 не вращается, т.к. ненамагниченный стальной порошок проскальзывает по нему). Работник ждет, пока электродвигатель 2 наберет максимальные обороты, после чего снова переводит положение кнопки 12, при котором электродвигатель 2 отключается, а электромагнит 8 включается и происходит повторный крутильный удар.If necessary, the torsion stroke can be repeated. To do this, the employee moves the button 12 (partially releases it) to the position of the switched on contact 16 (in this case, the electromagnet 8 is turned off and the steel powder filling the sealed cavity 7 becomes loose again), the turned on electric motor 2 again unwinds the gear rotor (the gear stator 5 does not rotate, as non-magnetized steel powder slides over it). The worker waits until the electric motor 2 reaches its maximum speed, after which it again translates the position of the button 12, at which the electric motor 2 is turned off, and the electromagnet 8 is turned on and a second torsional shock occurs.

При откручивании сильно затянутых или заржавевших резьбовых соединений электродвигатель 2 переключается на обратное вращение (механизм переключения условно не показан), ключ 10 устанавливается на головку болта или на гайку, работник кнопкой 12 включает вращение электродвигателя 2 и ждет, пока он не наберет максимальные обороты, после чего продвигает кнопку дальше в направлении пружины 15, сжимая ее, выключается контакт 16, включается контакт 17 и электромагнит 8. При этом, как и при закручивании, описанном выше, ротор 4 жестко соединяется отвердевшим стальным порошком со статором 5 и происходит крутильный удар в направлении откручивания. После ослабления резьбового соединения в результате удара или нескольких ударов происходит откручивание резьбового соединения включением контакта 16 при выключенном контакте 17 за счет сил трения между зубчатым ротором 4, металлическим порошком, заполняющим герметичную полость 7, и зубчатым статором 5.When loosening tightly tightened or rusted threaded connections, the motor 2 switches to reverse rotation (the switching mechanism is not shown conventionally), the key 10 is installed on the bolt head or nut, the button 12 activates the rotation of the electric motor 2 and waits until it reaches its maximum speed, after which moves the button further in the direction of the spring 15, compressing it, the contact 16 is turned off, the contact 17 and the electromagnet 8 are turned on. In this case, as with the twisting described above, the rotor 4 is rigidly connected to the solid eating steel powder with a stator 5 and a torsional shock occurs in the direction of unscrewing. After loosening the threaded connection as a result of an impact or several impacts, the threaded connection is loosened by switching on the contact 16 when the contact 17 is turned off due to the friction forces between the gear rotor 4, the metal powder filling the airtight cavity 7, and the gear stator 5.

В предложенной конструкции отсутствует шум и вибрация при работе, т.к. ударные нагрузки передаются через отвердевший металлический порошок по всем поверхностям полумуфт (зубчатого ротора 4 и зубчатого статора 5), а не только через их выступы, в связи с чем их износ и поломки практически исключены, что повышает ресурс работы. Таким образом поставленная задача полностью выполняется.In the proposed design there is no noise and vibration during operation, as shock loads are transmitted through hardened metal powder on all surfaces of the coupling halves (gear rotor 4 and gear stator 5), and not only through their protrusions, and therefore their wear and breakage are practically eliminated, which increases the service life. Thus, the task is fully implemented.

Claims

An impact wrench comprising a housing, an engine with a shaft that is connected to the first coupling half, and a second coupling coupling mounted coaxially with it, connected to a drive shaft on which the wrench is mounted, and a switch, one of the coupling coupling being connected to an electromagnet, characterized in that the first the coupling half is made in the form of a gear rotor, and the second in the form of a gear stator, an airtight cavity filled with steel powder is formed between the stator and the rotor, and the switch is made on-off with the first contact providing dsoedinenie to the electrical network of the electric motor when unlocked second contact providing electrical power supply to the electromagnet when unconfined first contact.