Сборка резьбовых соединений применением ударно-вращательных импульсов

Истоки метола можно, очевидно, отнести к тем, еще и сейчас встречающимся случаям, когда рабочему для достижения боль­ших моментов приходилось наносить молотком удары по концу ключа (рис. 10.17, а). Этот принцип впоследствии был использо­ван в ударных механизмах, встраиваемых в ручные гайковерты. Основными деталями ударного механизма являются боек и наковальня, которые образуют единую систему с затягиваемым со­единением. Такая система, состоящая из упругих элементов, резьбовой пары и деталей ударного механизма, показана на рис. 10.17, б. В результате последовательных ударных взаимодейст­вий бойка 1 и наковальни 2, на гайку 5 через шпиндель 3 и гор­ловую головку (ключ) 4 передаются вращательные импульсы, которые создают в резьбовом соединении необходимое усилие затяжки. Под действием этого усилия болт 6 растягивается, а дета­ли стыка 7 сжимаются.

Таким образом, вследствие передачи на гайку (болт) ряда по­следовательных ударно-вращательных импульсов периодически накапливаемая в ударном механизме гайковерта энергия преобразуется в работу затяжки, и в резьбовом соединении создастся не­обходимое осевое усилие (рис. 10.17, в). Этот процесс позволяет получать значительные усилия затяжки при небольшой мощно­сти привода машин и практическом отсутствии реактивного мо­мента и, учитывая небольшие размеры и массу гайковертов, его можно применять при работе в стесненных условиях. Однако не­достаточное знание принципиальных особенностей процесса, его отличий от ранее сложившихся методов ограничивают область применения ударной затяжки и приводят зачастую к неправиль­ным выводам относительно возможностей ее использования. Часто сборку соединений при помощи ударно-вращательных им­пульсов отождествляют со сборкой приложением внешнего кру­тящего момента, а ударные гайковерты отождествляют с гайко­вертами вращательного действия. Между тем, это принципиально различные процессы, каждый из которых требует применения специфического сборочного оборудования.

Рис. 10.17. Схема затяжки резьбовых соединений вращательными ударами:

а - нанесение молотком ударов по концу ключа; б - схема ударного ме­ханизма, встроенного в ручной гайковерт; в - осциллограмма увеличения внешней нагрузки при единичном ударном цикле

Теоретические и экспериментальные исследования процесса ударной затяжки показывают, что в качестве главного параметра ударных гайковертов наиболее целесообразно использовать энергию единичного удара (энергия удара). Энергия удара обусловли­вает производные параметры гайковерта (например, ударную мощность, которая позволяет оценить производительность ма­шины и определяется как произведение энергии удара на число ударов в единицу времени) и может быть измерена непосредст­венно на машине. На основе этого параметра могут быть установлены зависимости для определения напряженности затяги­ваемого соединения и другие существенно важные параметры процесса затяжки. Введение такого главного параметра, как энер­гия удара, позволяет применять расчетные методы при проекти­ровании, испытании и эксплуатации ударных гайковертов, произ­водить ударную затяжку оптимальным способом.

При сборке резьбовых соединений с помощью ударно-вращательных импульсов в основном используют ударные гайковер­ты; ударные ручные ключи.

Ударные гайковерты выполняют в виде ручных машин, ко­торые оператор держит в руках в течение всего рабочего цикла. Практическое отсутствие реактивного момента при работе удар­ных гайковертов позволяет применять их для сборки соединений больших размеров. Ударные гайковерты используют при момен­тах затяжки свыше 50 Н·м.

Ударные гайковерты имеют высокую производительность, которая практически удовлетворяет всем видам производства (индивидуальному, серийному, массовому).

В сопоставлении с гайковертами вращательного действия в ударных гайковертах используют приводные двигатели меньшей мощности, что позволяет создавать легкие и портативные маши­ны, выполняя одно из основных требований, предъявляемых к инструменту, который при работе удерживается в руках оператора. Вместе с тем, ударные гайковерты имеют более низкую дол­говечность, при их работе наблюдается повышенный уровень вибрации и шума.

По виду привода различают гайковерты с пневмо-, электро- и гидроприводом. Наибольшее применение имеют гайковерты с пневмо- и электроприводом.

Ударные механизмы гайковертов выполняют по различным конструктивным схемам. Наибольшее применение находят удар­ные механизмы, в которых вращательные удары передаются ме­ханически.

Большинство выпускаемых конструкций гайковертов отече­ственного и зарубежного производства имеет высокую частоту ударов (от 16 до 40 ударов в секунду).

Редкоударные гайковерты позволяют осуществлять процесс затяжки за 4-15 ударов с большой энергией, практически не из­меняющейся в каждом ударе. С помощью гайковертов обычного исполнения при затяжке за 110-200 ударов энергия меняется от удара к удару. Редкоударные гайковерты в сопоставлении с дру­гими гайковертами имеют большую энергоемкость (в 10 раз и более), меньшую массу (на 20-40%), требуют меньшей мощности двигателя (на 15-35%) и имеют более высокий КПД процесса (в 2-5 раз). В связи со стабильностью энергии каждого удара эти гайковерты позволяют выполнять тарированную затяжку резьбо­вых соединений и могут быть использованы в более широком диапазоне резьб.