Способ сборки резьбовых соединений

 

Изобретение относится к механизированной сборке резьбовых соединений, а именно к способам сборки с контролем усилия затяжки по углу поворота гайки или болта и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Цель изобретения - повышение точности усилия затяжки. Для этого в способе сборки резьбовых соединений, заключающемся в определении начального, расчетного и требуемого углов поворота гайки, определяют начальный угол с учетом угла смещения, который находят по предварительному моменту. Расчетный угол определяют путем расчета суммарной податливости резьбового соединения, для чего используют останов процесса затяжки и замер момента и угла останова, а также момента отвинчивания, а требуемый угл определяют с учетом угла упреждения, который находят по угловой скорости гайки в конце процесса затяжки. 2 ил.

(991 (11>

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ госудАРственный конитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЙИ

ПРИ ГКНТ СССР.(21) 4408692/25-28 (22) 11.04.88 (46) 23.07.90. Бюл. Ф 27 (71) Краматорский инстументальный институт (72) В.А.Тарадай и В.М.Сибогатов (53) 531.781(088.8) (56) Иосилевич Г.Б. и др.Затяжка и стопорение резьбовых соединений.—

М.: Машиностроение, !985, с.49-51.

Авторское свидетельство СССР

Н 1493454, кл. В 25 В 23/14, 1987; (54) СПОСОБ СБОРКИ РЯЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЯ (57) Изобретение относится к механизированной сборке резьбовых соединений, а именно к способам сборки - с контролем усилия затяжки по углу поворота гайки или болта и может

Изобретение относится к механизированной сборке резьбовых соединений а именно к способам сборки с контролем усилия затяжки по углу поворота гайки или болта, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Цель изобретения — повышение точности усилия затяжки sa счет повышения точности определения начального, расчетного и требуемого углов поворота. гайки.

На фиг.I изображена принципиальная схема устройства для реализации данного способа; на фиг.2 — типичные графики зависимости крутящего момента М и усилия затяжки Q от угла с поворота гайки. (у!) В 25 В 23/14 G 01 L 5/24

2 быть использовано в различных отраслях машиностроения ° Цель изобретения— повышение точности усилия затяжки.

Для этого в способе сборки резьбовых соединений, заключающемся в определении начального, расчетного и требуемого углов поворота гайки, определяют начальный угол с учетом угла смещения, который находят по предварительному моменту. Расчетный угол определяют путем расчета суммарной податливости резьбового соединения, для чего используют останов процесса затяжки и замер момента и угла останова, а также момента отвинчивания,, а требуемый угол определяют с учетом угла упреждения, который находят по угловой скорости гайки в конце процесса затяжки. 2 ил.

Способ осуществляют реверсивным гайковертом I (фиг.1), оснащенным датчиком 2 угла поворота гайки (не показана), датчиком 3 момента на гайки и органами 4 управления программируемым микроконтроллером 5 и устрой" ствами 6-8 согласования микроконтроллера 5 с датчиками 2 и 3 и органами 4 управления.

На фиг.2 показана типичная зависимость m = Z(q). Участок свободного хода характеризуется небольшим предварительным вращающим моменTQM М „, требуемым для продвижения гайки, когда заметного усилия в болте еще нет, т.е. нет деформации последнего. Величина М является функцией трения в

П резьбе, т.е. зависит от качества

1579760 смазки, резьбы и т.п. и является причиной появления угла у смещения.

Участок свободного хода перехоФ дит в участок упругопластического обжатия микронеровностей и достижения номинального прилегания деталей резьбового соединения. Граница этого участка определяется начальным угло и (-(О ° 10

Далее идет участок прямо пропорциональный зависимбсти М = f() до появления пластических деформаций в болте.

При замере момента на гайке фикси- 15 руют суммарный момент

М 1 + М„„ ус

30 где M — момент на гайке;

M — момент, создающий усилие B болте; 20

Мд — предварительный момент.

Завершение процесса обжатия микронеровностей, т.е. начало прямолинейного, участка зависимости M = f (q ) определяют разными методами.

Вариант 1. Известно, что процесс обжатня микронеровностей завершается при достижении текущего момента на гайке 20-50% от требуемого момента затяжки. Разброс величины момента зависит от типа соединения. Можно считать, что достигнут участок прямо пропорциональной зависимости М=й(), если текущее значение момента на гайке. достигло величины M — P M .

+= где М вЂ” текущее значение момента на гайке; p — коэффициент, равный

0,2-0,5, в большинстве случаев

0 3 M — требуемый момент. тр

Величину последнего можно опреде- 40 лить по формуле

11 р= 0,2Я .р.d, где М и О т — требуемый момент и тр соответствующее ему усилие затяжки; ф5

d — наружный диаметр резьбы.

Вариант 2. При достижении прямо пропорциональной зависимости M =

= f(ц) отношение приращения угла по- 50 ворота гайки к приращению момента наней станет постоянной величиной. Определяя это отношение, по установившемуся его значению можно определить достижение указанной зависимости.

На участке свободного хода гайки данное отношение не фиксируется.

Вариант 3. Фиксируя через определенный угол поворота гайки, например через 4(р,значения текущего угла поворота гайки и момента на ней, можно утверждать, что участок прямо пропорпиональный зависимости M = — f(q ) достигнут, если три точки

Ат (P, M ), А (С 5,11 q (), А 3(4з, М ) лежат на одной прямой. Необходимым и достаточным условием принадлежности точек A,A,А одной прямой является равенство нулю определителя третьего порядка. Я M5

Ч » Msal l = 0

<р... М„, 1

В силу колебания коэффициентов трения. в резьбе и на торце гайки участок прямо пропорциональной зависимости M = f((g) практически не будет идеальной прямой на графике. Это необходимо учитывать соответствующими коэффициентами у как в варианте 2, так и в варианте 3.

Способ сборки резьбовых соединений реализуется в следующей последовательности операций при определении прямолинейного участка зависимости

М = f(q) по варианту 1 (алгоритм 1). °

1. В микроконтроллер 5 вводят исходные данные: требуемое усилие затяжки Q,,наружный диаметр резьбы d шаг. резьбы Р, шаг измерения угла rioворота гайки 4 с, число замеров N коэффициент К, учитывающий допуск на отклонения реального процесса затяжки от прогнозируемого, время запаздывания системы t (время от подачи команды до ее и. полнения) и коэффициент p .

2. Гайковерт 1 устанавливают на наживленную гайку. Дальше процессом затяжки управляют по программе микроконтроллер 5.

3. Вычисляется M = 0,2 P Q d.

4. Дается команда на включенйе гайковерта 1 на завинчивание гайки.

С этого момента и до окончания процесса сборки постоянно измеряются текущие значения угла поворота гайки и момента на ней.

5. Запоминается. значение предварительного момента М „ .

6. При достижении текущим значением момента на гайке величины, равной М" через каждый 4 Ц,N раэ запоминаются значения момента на гайке М,М,...И,„ и угол 1, соответствующий моменту

5 157

7. Проводится выравнивание измеренных значений приращения момента, т.е. определяется среднее значение измерений и-< дМ .= — — т (М. - M )

tP g-1 . ит ! ° {

8, Вычисляется ctg o((фиг.2) .

4ч"

ctg o(= с ср

9. Вычисляется начальный угол о поворота гайки с учетом угла смеще((„„= М„сй8 и() ! р = и — (M М !!P ) с t g o(10. Гайковерт останавливается.

Запоминается .угол поворота гайки ц и крутящий момент на ней М в йомент останова.

11. Гайковерт включается на отвинчивание гайки. Момент отвинчивания Мптв запоминается, 12. Через 4 гайковерт останавливается и включается на завинчивание гайки.

13. Используя известные формулы

Qто

1 = 360 — -П

Р Р и 2

+se gP

360 У(1-M 6/M и ) M3a в вычисляется расчетный угол

Q <(V„; )P где Упав= Уосх Ч о 1

M3ab ™опт 1

П вЂ” суммарная податливость резьбового соединения.

14. Вычисляется требуемый угол поворота гайки, соответствующий требуе- . мому усилию затяжки Q т.р På р

15. При достижении текущим значением угла поворота гайки значения, равного 0,98 EPтр,.определяется угловая скорость гайки dip/dt. !

6. Вычисляется угол упреждения 4лр

4упр д зю

17. Определяется угол отключения

4 вткл l P

18. При достижении текущим значением угла поворота гайки значения, равного (p „ подаются команды на от-., aòêë ключение гайковерта и на подачу сигнала оператору ",Конец процесса".

В программе предусматривается контроль качества реэьбового соедине9260 6 ния, С момента определения DHcp посто янно через каждыи 2! !р проводится вычисление текущего приращения момента на ганке ЮМт. Если отклонение

4 M от Д1! окажется больше допуст ср тимога, определяемого коэффициентом

К, что может быть при недорезе или забое резьбы, при попадании инородных частиц в резьбовое соединение, и т.п., то подаются сигналы на отключение гайковерта и Нарушение процесса" оператору, в противном случае процесс продолжается до исполнения команд по пункту !8.

В пункте !5 взят коэффициент 0,98 в предположении, что угловая скорость гайки на угле поворота, равном

2Е от ц т, изменится незначительно

20 и, следовательно, погрешность определения р„ будет незначительной. B общем случае указанный коэффициент необходимо брать ближе к единице настолько, чтобы хватало времени (за

25 оставшийся угол поворота с учетом быстродействия системы) выполнить операции по пунктам !5-18.

Если прямолинейный участок зависимости М = 1(ц!) определяется по вари30 анту 2, операции по данному способу выполняются в следующей последовательности (алгоритм 2). !. В микроконтроллер 5 вводят исходные данные Я,P,,Д Ц>, К

35 и ко.ф1 иден у,уч-;-,ывающийо клонение от константы отношения

/ 4М

2. Гайковерт устанавливают на наживленную гайку и включают. 3. Измеряются текущие значения M и !р

4. Запоминается значение Мп

5. С момента включения гайковерта через каждый 4 замеряется момент

45 на гайке, вычисляются приращение этого момента и отношение д(p к приращению момента на гайке, сравниваются

1 эти отношения (сравниваются д(/

/(М 1 NJ) с Д СЕ7 /(М 3 +2 М 311) э я, йg((>, - 1 ;„) .с Р(и,,g >

При достижении примерного равенства этих отношений, например, когда эти равенства станут равны какой-то константе с отклонениями, не превьппающими допустимые, определяемые коэффициентом у, подается команда на определение через каждый 4 g N раз пар значений момента:на гайке и ее

1579760 угла поворота М н q, M

М1 и

6 ° Вычисляется начальный угол по формуле и й

,Х M, — gM,. У.QM. (р 1 1 1 1 1 1

Р=, И

И X М вЂ” (.Е M ) и

1-1 i . 1, t

Для учета в указанной формуле угла (смещения каждое значение M уменьшается на М д д it °

7. Вычисляется и

4 М = 1 с - (М.1+, 11

Далее последовательность операций совпадает с последовательностью опеI раций, приведенной в алгоритме 1,начиная с пункта 10.

При определении прямолинейного участка зависимости М = f(q) по варианту 3 начальный угол (поворота гайки определяется по.формуле

110 1 (5 ) 3(3+1

Определение угла точнее, если вместо приращения момента (М „- М ). взять усредненное значение приращения его 4М, определяемое по нескольким замерам после достижения прямолинейного участка зависимости

M = f (q) через шаг 4 р . Тогда Vо 4" Мср 1" з 4VДля внесения поправки на угол смещения 1 величину M в этой формуле уменьшают на inp

Предлагаемый способ сборки резьбовых соединений обеспечивает точность реализации требуемого усилия затяжки на уровне контроля по удлинению болта. . Кроме того, он позволяет автоматизировать процесс затяжки резьбовых соединений.

Формула изобретения

Способ сборки резьбовых соединений, заключающийся в приложении к гайке крутящего момента, измерении текущих значений его и угла поворота гайки и определении начального, расчетного и требуемого, определяющего окончание затяжки, углов поворота гайки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности усилия затяжки, фиксируют предварительный момент, по нему находят угол смещения, определяют начальный угол с учетом д последнего, производят останов процесса затяжки для замера момента и угла останова и отвинчивание для замера момента, рассчитывают суммарную податливость резьбового соединения и по их значениям определяют расчетный угол, определяют угловую скорость гайки и в зависимости от нее — угол упреждения, с учетом которого определяют требуемый угол.

) 579760

Составитель Ф. Рубин

Техред М. Ходанич

Корректор М. Пожо

Редактор А.1дандор

Тираж 676

Подписное

Заказ 1983

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101