RU2506155C1

RU2506155C1 - Nut runner

Info

Publication number: RU2506155C1
Application number: RU2012126298/02A
Authority: RU
Inventors: Вадим Петрович Вашкевич; Наталья Владимировна Ефремова; Геннадий Иванович Овечкин; Валерий Васильевич Двирный; Роман Петрович Туркенич; Геннадий Григорьевич Сорокваша
Original assignee: Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2014-02-10
Also published as: RU2012126298A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to dynamometering and can be used at machine building plants in welding jobs that required tightening of bolt joints to specified torque. Nut runner comprises reduction gear with grooved housing to accommodate drive and driven gears fitted at periphery of drive gear to engage with groove surface, spindle, clutch and post secured at reduction gear case. Said single-stage reduction gear has idle engagement elements composed of rollers shaped to truncated cone in height larger than thickness of drive gear. Larger base of said rollers is bulged. Said rollers have cylindrical recesses at their central part to receive the balls spring-loaded by resilient element to engage with elastic retainer with its central part secured at drive where shaft. Said spindle is composed of torque prism with torque adjustment mechanism arranged coaxially therein. Said clutch is secured at spindle inside reduction gear box and composed of the ring with elements of engagement with driven gear engaged with spindle via bearing. Said post is secured at reduction gear box, with one edge coaxial with spindle fitted inside said post and box.

EFFECT: longer life, higher reliability and efficiency.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области силоизмерительной техники и может быть использовано на машиностроительных и других предприятиях при выполнении сборочных работ, требующих затяжки резьбовых соединений с регламентируемым моментом.The invention relates to the field of power engineering and can be used in engineering and other enterprises when performing assembly work requiring tightening of threaded joints with a regulated torque.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является «Гайковерт с ручным приводом» (патент РФ №2226462). Изобретение относится к устройствам для завинчивания или отвинчивания гаек. Гайковерт содержит редуктор, шпиндель, рукоятку, муфту, стойку, закрепленную на корпусе редуктора, и сменные насадки. Редуктор выполнен двухступенчатым. Выходной вал редуктора выполнен с шестигранной торцевой головкой и выполняет функции шпинделя. Муфта выполнена в виде отдельного кулачкового механизма. Стойка закреплена нижним концом на корпусе редуктора соосно входному валу редуктора. Входной вал редуктора установлен внутри стойки на подшипниках качения с ведущей шестерней на одном конце и рукояткой на другом. К корпусу редуктора крепится откидная опора с фиксатором верхнего положения упомянутой опоры. Упомянутые сменные насадки, предназначенные для вставки внутрь шпинделя, фиксируются защелкой.The closest technical solution, selected as a prototype, is a "wrench with a manual drive" (RF patent No. 2226462). The invention relates to devices for screwing or unscrewing nuts. The wrench contains a gearbox, spindle, handle, clutch, stand, mounted on the gearbox housing, and interchangeable nozzles. The gearbox is made in two stages. The output shaft of the gearbox is made with a hexagonal socket head and acts as a spindle. The coupling is made in the form of a separate cam mechanism. The rack is fixed with the lower end on the gear housing coaxially with the input shaft of the gear. The input shaft of the gearbox is mounted inside the rack on rolling bearings with a pinion gear at one end and a handle at the other. A hinged support with a latch for the upper position of the aforementioned support is attached to the gear housing. Said interchangeable nozzles intended for insertion into the spindle are latched.

К недостаткам данного устройства относятся его габариты, масса, отсутствие регулируемого момента затяжки резьбовых соединений, низкий уровень ремонтопригодности из-за использования в редукторе эвольвентного зацепления.The disadvantages of this device include its dimensions, weight, the absence of an adjustable tightening torque of threaded joints, low maintainability due to the use of involute gearing in the gearbox.

Применение безлюфтовой зубчатой передачи (патент РФ №2443919) в редукторе гайковерта позволит значительно снизить эксплуатационные затраты и даст возможность быстрой и периодической замены элементов передачи (в случае выхода их из строя), изготавливаемых на распространенном оборудовании, а также повысить нагрузочную способность привода - в условиях повышенных пусковых моментов и концентрации нагрузки за счет низких изгибных напряжений. Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при передаче больших усилий при вращении с высокой точностью угла поворота. Безлюфтовая зубчатая передача содержит корпус с проточками, с размещенными в них ведущим и ведомым зубчатыми колесами, выполненными с промежуточными элементами зацепления в виде роликов, которые расположены на периферии ведущего колеса с сопряжением с поверхностью проточки. Ролики имеют форму усеченного конуса, высота которых больше толщины ведущего зубчатого колеса, выполнены выпуклыми со стороны больших оснований или со сферическими лунками в их центральной части, в которые установлены шарики, подпружиненные гибким фиксирующим элементом, жестко закрепленным своей центральной частью на валу ведущего колеса. Изобретение позволяет конструктивно просто устранить люфты в зубчатых передачах при выработке ресурса промежуточных элементов зацепления, обеспечить повышение надежности и эксплуатационных возможностей, повысить точность угла поворота при вращении.The use of a backlashless gear transmission (RF patent No. 2443919) in the wrench gearbox will significantly reduce operating costs and will enable the quick and periodic replacement of transmission elements (in case of failure) made on common equipment, as well as increase the load capacity of the drive in increased starting torques and load concentration due to low bending stresses. The invention relates to mechanical engineering and can be used to transmit large forces during rotation with high accuracy of the angle of rotation. The backlashless gear transmission contains a housing with grooves, with the driving and driven gears located in them, made with intermediate gearing elements in the form of rollers, which are located on the periphery of the driving wheel in conjunction with the surface of the groove. The rollers have the shape of a truncated cone, the height of which is greater than the thickness of the drive gear, made convex from the side of large bases or with spherical holes in their central part, in which balls are installed, spring-loaded with a flexible locking element, rigidly fixed with its central part to the shaft of the driving wheel. EFFECT: invention allows constructively simple elimination of backlash in gears during the development of a resource of intermediate gearing elements, to increase reliability and operational capabilities, to increase the accuracy of the rotation angle during rotation.

Недостатком данной передачи является вероятное заклинивание промежуточных элементов зацепления при выработке ресурса.The disadvantage of this transmission is the likely jamming of the intermediate engagement elements during the development of the resource.

Задача изобретения - обеспечение длительного срока эксплуатации устройства с возможностью регулировки момента затяжки резьбового соединения.The objective of the invention is to ensure the long life of the device with the ability to adjust the tightening torque of the threaded connection.

Поставленная задача решена за счет того, что гайковерт, содержит редуктор, находящийся в корпусе с проточками, и размещенными в них ведущим и ведомым зубчатыми колесами, выполненными с промежуточными элементами зацепления, которые расположены на периферии ведущего колеса с сопряжением с поверхностью проточки, шпиндель, муфту, стойку, закрепленную снаружи на корпусе редуктора. Редуктор выполнен одноступенчатым, промежуточные элементы зацепления зубьев выполнены в виде роликов, имеющих форму усеченного конуса, высота которых больше толщины ведущего зубчатого колеса. Ролики выполнены выпуклыми со стороны больших оснований имеющие цилиндрические впадины в их центральной части, в которые установлены подпружиненные упругим элементом шарики, сопряженные с гибким фиксирующим элементом, жестко закрепленным своей центральной частью на валу ведущего колеса. Шпиндель выполнен в виде многогранной призмы с коаксиально расположенным в нем устройством регулировки момента затяжки. Муфта, закрепленная на шпинделе внутри корпуса редуктора, выполнена в виде кольца с элементами зацепления с ведомым зубчатым колесом, соединенным со шпинделем через подшипник, стойка закреплена одним краем на корпусе редуктора коаксиально шпинделю, установленному внутри стойки и корпуса.The problem is solved due to the fact that the wrench contains a gearbox located in the housing with grooves, and placed in them by the driving and driven gears made with intermediate gearing elements, which are located on the periphery of the driving wheel with the interface with the groove surface, spindle, coupling , a rack mounted externally on the gear housing. The gearbox is single-stage, the intermediate teeth engagement elements are made in the form of truncated cone-shaped rollers, the height of which is greater than the thickness of the drive gear. The rollers are made convex from the side of large bases having cylindrical cavities in their central part, into which balls spring-loaded with an elastic element are mounted, coupled to a flexible fixing element rigidly fixed with its central part to the shaft of the driving wheel. The spindle is made in the form of a multifaceted prism with a torque adjustment device coaxially located in it. The coupling mounted on the spindle inside the gear case is made in the form of a ring with gearing elements with a driven gear connected to the spindle through the bearing, the rack is fixed at one edge on the gear case coaxially to the spindle mounted inside the rack and case.

Устройство гайковерта поясняется чертежами на фиг.1, 2. На фиг.1 показан общий вид сборки устройства; на фиг.2 показан продольный разрез главного вида.The device of the wrench is illustrated by drawings in figures 1, 2. Figure 1 shows a General view of the assembly of the device; figure 2 shows a longitudinal section of the main view.

Гайковерт, содержит редуктор, находящийся в корпусе 1 с проточками 14, и размещенными в них ведущим 11 и ведомым 17 зубчатыми колесами, выполненными с промежуточными элементами зацепления, которые расположены на периферии ведущего зубчатого колеса с сопряжением с поверхностью проточки ведущего 11 зубчатого колеса, шпиндель 21, муфту 19, стойку 13, закрепленную на корпусе редуктора. Редуктор выполнен одноступенчатым. На периферии ведущего колеса 11 расположены в свободном состоянии в конических пазах 9 промежуточные элементы зацепления зубьев, выполненные в виде роликов 10, имеющих форму усеченного конуса, высота которых больше толщины ведущего 11 зубчатого колеса. Ролики 10 выполнены выпуклыми со стороны больших оснований, имеющие цилиндрические впадины 8 в их центральной части, в которые установлены подпружиненные упругим элементом 7 шарики 6, сопряженные с гибким фиксирующим элементом 5, жестко закрепленным своей центральной частью на валу 3 ведущего колеса 11. Шпиндель 21 выполнен в виде многогранной призмы с коаксиально расположенным в нем устройством регулировки момента затяжки. Муфта 19, закрепленная на шпинделе 21 внутри корпуса 1 редуктора, выполнена в виде упругого кольца с элементами зацепления 20 с ведомым зубчатым колесом 17, соединенным со шпинделем 21 через подшипник 18. Элементы зацепления 20 выполнены в виде стержней с полусферическими окончаниями, в статическом положении находящимися в лунках 15 на ведомом зубчатом колесе 17. Стойка 13 закреплена одним краем на корпусе 1 редуктора коаксиально шпинделю 21, установленному внутри стойки 13 и корпуса 1. Устройство регулировки момента затяжки состоит из регулировочного винта 27, гайки 26 фиксации, шкалы 25 величин момента, втулки 24 и поводка 23.The wrench contains a gear located in the housing 1 with the grooves 14, and placed in them by the drive 11 and driven 17 gears, made with intermediate gearing elements, which are located on the periphery of the drive gear with the interface with the groove surface of the drive gear 11, the spindle 21 , clutch 19, rack 13, mounted on the gear housing. The gearbox is single-stage. On the periphery of the drive wheel 11 are located in a free state in the conical grooves 9 intermediate gearing elements of the teeth, made in the form of rollers 10 having the shape of a truncated cone, the height of which is greater than the thickness of the driving gear 11. The rollers 10 are made convex on the side of large bases, having cylindrical cavities 8 in their central part, in which balls 6 are mounted, spring-loaded with an elastic element 7, coupled to a flexible fixing element 5, rigidly fixed with its central part to the shaft 3 of the driving wheel 11. The spindle 21 is made in the form of a multifaceted prism with a torque adjustment device coaxially located therein. The coupling 19, mounted on the spindle 21 inside the gearbox housing 1, is made in the form of an elastic ring with gearing elements 20 with a driven gear wheel 17 connected to the spindle 21 through a bearing 18. The gearing elements 20 are made in the form of rods with hemispherical ends in a static position in the holes 15 on the driven gear wheel 17. The rack 13 is fixed with one edge on the gear housing 1 coaxially to the spindle 21 installed inside the strut 13 and the housing 1. The torque adjustment device consists of an adjusting screws 27, nuts 26 fixing the scale 25, the torque of the sleeve 24 and a lead 23.

В процессе эксплуатации выполняются следующие операции:During operation, the following operations are performed:

Для закручивания гайки применяется сменная насадка 12 нужного диаметра, передающая вращающий момент, которая надевается на шпиндель с сопряжением поверхностей граней. На фиг.1 показан вариант гайковерта с одноступенчатым редуктором с ручным приводом, осуществляемым посредством накидной ручки 2, совмещаемой с ведущем валом 3. Гайка 4 позволяет регулировать величину давления на ролик 10, являющийся промежуточным элементом зацепления в конических пазах 9, 16 ведущего 11 и ведомого 17 зубчатых колес. По мере эксплуатации происходит износ рабочей поверхности роликов 10. Под действием гибкого фиксирующего элемента 5 ролики 10 постепенно смещаются в сторону их меньшего основания, таким образом, люфты в процессе эксплуатации не образуются. Подпружинивание каждого ролика 10 упругим элементом 7 в обойме ведущего 11 зубчатого колеса дает дополнительную степень свободы, что предотвращает возможное «заклинивание» элементов зацепления из-за неравномерного износа поверхностей роликов 10 и конических пазов 9, 16 многопарного зацепления. При вращении ведущего колеса 11, усилие посредством роликов 10 передается ведомому колесу 17 при этом ролики 10, находящиеся в свободном состоянии, удерживаются в конических пазах 9 ведущего колеса 11 благодаря сопряжению с рабочей поверхностью проточки ведущего колеса 11 в корпусе 1. С ведомого колеса 17 вращение передается на шпиндель 21 через муфту 19. Гайка будет закручиваться до тех пор, пока момент затяжки не превысит величины, выставленной по шкале 25 относительно метки регулировочного винта. При превышении произойдет прокручивание рукоятки 2, ведущего 11 и ведомого 17 зубчатых колес относительно шпинделя 21, сменной насадки 12 и гайки. При этом элементы зацепления 20 муфты 19 выйдут из лунок 15 перемещаясь наверх, изгибая тем самым муфту 19. Таким образом обеспечивается заданный момент затяжки гайки. Регулировка момента затяжки происходит перемещением регулировочного винта 27 вдоль своей оси, изменяя тем самым величину воздействия на муфту 19, через поводок 23 и втулку 24. Величина момента затяжки выставляется по шкале 25. Устройство регулировки момента затяжки периодически тарируют на специальном устройстве для того, чтобы указанный на шкале момент затяжки реально обеспечивался работой гайковерта с заданной точностью затяжки. Точность тарировки осуществляют путем подбора муфты 19 выполненной в виде плоского кольца с соответствующей упругостью.To tighten the nut, a replaceable nozzle 12 of the desired diameter is used, transmitting torque, which is put on the spindle with the interface of the faces. Figure 1 shows a variant of a wrench with a single-stage gearbox with a manual drive, carried out by means of a cap handle 2, compatible with the drive shaft 3. The nut 4 allows you to adjust the pressure on the roller 10, which is an intermediate element of engagement in the tapered grooves 9, 16 of the drive 11 and the follower 17 gears. As the operation proceeds, the working surface of the rollers 10 deteriorates. Under the action of the flexible fixing element 5, the rollers 10 are gradually shifted towards their smaller base, so that no play occurs during operation. The springing of each roller 10 with the elastic element 7 in the cage of the driving gear 11 gives an additional degree of freedom, which prevents possible “jamming” of the engagement elements due to uneven wear of the surfaces of the rollers 10 and the conical grooves 9, 16 of multi-pair engagement. When the drive wheel 11 rotates, the force through the rollers 10 is transmitted to the driven wheel 17, while the free rollers 10 are held in the conical grooves 9 of the driving wheel 11 due to the mating with the working surface of the groove of the driving wheel 11 in the housing 1. From the driven wheel 17, the rotation is transmitted to the spindle 21 through the coupling 19. The nut will tighten until the tightening torque exceeds a value set on a scale of 25 relative to the mark of the adjusting screw. If exceeded, the handle 2, the drive 11 and the driven gear 17 of the gears will scroll relative to the spindle 21, the replaceable nozzle 12 and the nut. In this case, the engagement elements 20 of the coupling 19 will come out of the holes 15 moving upward, thereby bending the coupling 19. This ensures a predetermined tightening torque of the nut. The torque is adjusted by moving the adjusting screw 27 along its axis, thereby changing the magnitude of the effect on the coupling 19, through the leash 23 and the sleeve 24. The torque value is set on a scale of 25. The torque adjustment device is periodically calibrated on a special device so that the specified on the scale, the tightening torque was actually ensured by the operation of the wrench with the specified tightening accuracy. The calibration accuracy is carried out by selecting the coupling 19 made in the form of a flat ring with the corresponding elasticity.

Данная конструкция гайковерта обеспечит длительный срок эксплуатации устройства с возможностью регулировки момента затяжки резьбового соединения, а также конструктивно просто устранить люфты в зубчатых передачах при выработке ресурса промежуточных элементов зацепления, обеспечить повышение надежности и эксплуатационных возможностей.This design of the wrench will provide a long service life of the device with the ability to adjust the tightening torque of the threaded connection, as well as structurally simple to eliminate backlash in the gears while working out the resource of the intermediate gearing elements, to increase reliability and operational capabilities.

Варианты исполнения гайковерта предполагают использование электромеханического привода с многоступенчатым редуктором на основе безлюфтовой зубчатой передачи.Wrench options include the use of an electromechanical drive with a multi-stage gearbox based on a backlashless gear.

Claims

A wrench containing a gearbox having a housing with grooves in which the driving and driven gears are located, made with intermediate gearing elements located on the periphery of the driving wheel with the possibility of interfacing with the surface of the grooves, a spindle, a coupling, a rack mounted on the gear housing, characterized in that the gearbox is made single-stage, the intermediate gearing elements are made in the form of truncated cone-shaped rollers, the height of which is greater than the thickness of the drive gear, the rollers you filled with convex from the side of large bases and having cylindrical hollows in their central part, in which balls spring-loaded with an elastic element are mounted, coupled to a flexible fixing element rigidly fixed with its central part to the shaft of the drive wheel, the spindle being made in the form of a multifaceted prism with a coaxially located in it a device for adjusting the tightening torque, the coupling is mounted on the spindle inside the gear housing and is made in the form of a ring with gearing elements with a driven gear ring catfish, connected with the spindle through a bearing, a rack fixed to one end of the gear housing coaxially with the spindle, mounted inside the rack and the housing.