1.3. Обзор научных публикаций и патентов ударного гайковерта
Патент Российской Федерации № SU 1315280 А1 относится к машиностроению, а именно к сборочному механизированному инструменту, и может быть использовано при завинчивании или отвинчивании резьбовых соединений.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей гайковерта.
На рисунке 1.5 изображен гайковерт, общий вид. Гайковерт содержит цилиндрический корпус 1 с торцовыми крышками 2 и 3 и рукояткой 4. Гайковерт снабжен установленным внутри корпуса 1 гидро- jiOTopoM 5, статор 6 которого выполнен в виде поршня 7 со штоком 8 с асимметричными отверстиями 9 и 10, ротор и жестко соединен через шток 8 со шпинделем 12 и рабочей головкой 13, двумя Направляющими штангами 14 и 15, пропущенными соответственно через отверстия 9 и 10 поршня 7 и жестко закрепленными в торцовых крышках 2 и 3. Поршень 7 делит внутреннюю полость корпуса 1 на надпоршневую 16 и подпоршневую 17 герметические полости, предназначенные для заполнения их рабочей жидкостью.
Рисунок 1.5 – Общий вид ударного гайковерта (патент РФ №SU 1315280 А1)
Гидросистема гайковерта (рисунок 1.6) состоит из гибких шлангов 18-21 высокого давления, трубопроводов 22-25 высокого давления, гидронасоса 26 и перепускного клапана 27. Внутри подпоршневой полости корпуса 1 размещены гибкие шланги 28 и 29 высокого давления, предназначенные для подвода под давлением рабочей 5 жидкости к гидромотору 5. Гайковерт снабжен соответствующим набором уплотнителей 30. Узел управления гидросистемой имеет гидрораспределители 31-33 с управлением от электромагнитов и пружинным возвратом и мультипликатор 34.
Рисунок 1.6 – Структурная схема гайковерта (патент РФ № SU 1315280 А1)
Гайковерт работает следующим образом. Для приведения шток 8 гидромотора 5 во вращение гидрораспределитель 33 переключается в одно из положений в зависимости от направления вращения. Рабочая жидкость через гидрораспределители 32 и 33 по трубопроводам 22 и 23 высокого давления и гибким шлангам 20 и 21 высокого давления поступает к гидромотору 5. Для затяжки резьбового соединения гидрораспределитель 32 переключается в положение рабочая жидкость от гидронасоса 26 поступает по трубопроводу 24 в полость низкого давления мультипликатора 34, а из полости высокого давления мультипликатора 34 - к гидромотору 5. По окончании затяжки резьбового соединения гидрораспределитель 32 снова переключается в положение А, полость низкого давления мультипликатора 34 соединяется со сливом, а рабочая жидкость поступает в полость высокого давления и перемещает плунжер мультипликатора 34 в исходное положение. Для получения возвратно поступательного движения гидромотора 5 гидрораспеределитель 31 переключается в одно из положений в зависимости от направления движения. Рабочая жидкость от гидронасоса 26 поступает в надпоршневую 16 или подпоршневую 17 полости корпуса через распределителя 31 по трубопроводам и гибким шлангам 18 или 19. Для исключения поворота поршня 7 гидромотора 5 вокруг своей оси в процессе возвратно поступательного движения используются направляющие штанги 14 и 15. Изобретение позволяет без применения механических передач, например редуктора, обеспечивать одновременно два вида движения - вращательного и возвратно-поступательного.
Гайковерт, содержащий цилиндрический корпус с торцовыми крышками и рукояткой, размещенные в нем поршень со штоком, предназначенный для взаимодействия с последним шпиндель с рабочей головкой и систему управления, отличающийся тем, что с целью расширения технологических возможностей, он снабжен установленным в корпусе гидромотором, статор которого выполнен в виде поршня с асимметричными отверстиями, ротор жестко соединен через шток со шпинделем двумя направляющими штангами, пропущенными через асимметричные отверстия и жестко закрепленными в торцовых крышках.
Патент Российской Федерации №RU 2035290 C1 ударный гайковерт, содержащий корпус, размещенный в нем привод с выходным валом, связанный с последним полый ударник, имеющий на внутренней поверхности продольные полукруглые в сечении пазы, шпиндельнаковальню, имеющую на одном конце головку под ключ, на другом рабочие кулачки и профильное глухое центральное отверстие, промежуточный валик с лысками на конце, размещенном в центральном глухом отверстии, установленный на промежуточном валике с возможностью вращения и относительного осевого перемещения подпружиненный относительно шпинделя-наковальни синхронизатор, имеющий на торце управляющую дорожку с профильным выступом и пазы на наружной поверхности и кинематически связанный с промежуточным валиком, и размещенные в продольных полукруглых пазах с возможностью осевого перемещения ударные пальцы, кинематически связанные с синхронизатором, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем регулирования энергии удара, в ударнике выполнен радиальный глухой канал, а гайковерт снабжен размещенным в последнем центробежным регулятором, выполненным в виде подпружиненного к оси ударника пальца с диаметральным отверстием для размещения хвостовика промежуточного валика, и установленной на промежуточном валике с возможностью совместного вращения и относительного осевого перемещения стопорящей втулкой, имеющей на торце профильный выступ для взаимодействия с управляющей дорожкой и профильным выступом синхронизатора.
Ударный гайковерт (рисунок 1.7) содержит корпус 1, размещенный в нем привод с выходным валом 2, связанный с последним полый ударник 3, имеющий на внутренней поверхности продольные полукруглые в сечении пазы 4, шпиндель-наковальню 5, имеющую на одном конце головку 6 под ключ, на другом рабочие кулачки 7 и профильное глухое центральное отверстие 8, промежуточный валик 9 с лысками 10 на конце, размещенном в глухом центральном отверстии 8, установленный на промежуточном валике 9 с возможностью вращения и относительного осевого перемещения синхронизатор 11, подпружиненный относительно шпинделя-наковальни 5 пружиной 12 и имеющий на торце управляющую дорожку 13 с профильным выступом 14 и пазы 15 на наружной поверхности.
На рисунке 1.7 в продольных полукруглых пазах 4 ударника 3 с возможностью осевого перемещения установлены ударные пальцы 16. В ударнике выполнен радиальный глухой канал 17, в котором размещен центробежный регулятор, выполненный в виде пальца 18, подпружиненного к ударнику 3 пружиной 19 и имеющего диаметральное отверстие 20 для размещения хвостовика промежуточного валика 9. На промежуточном валике 9 с возможностью совместного вращения и относительного осевого перемещения установлена стопорящая втулка 21, имеющая на торце профильный выступ 22, предназначенный для взаимодействия с управляющей дорожкой 13 и продольным выступом 14 синхронизатора 11.
Рисунок 1.7 – Продольный вид корпуса (патент РФ №RU 2035290 C1)
Синхронизатор 11 кинематически связан с промежуточным валиком 9. При этом кинематическая связь выполнена в виде установленной в синхронизаторе 11 с возможностью совместного вращения и относительного осевого перемещения управляющей втулки 23, охватывающей стопорящую втулку 21 и имеющей на торце дополнительные управляющую дорожку 24 и профильный выступ 25, идентичные управляющей дорожке 13 и профильному выступу 14 синхронизатора, и закрепленного в хвостовике промежуточного валика 9 управляющего пальца 26, предназначенного для взаимодействия с дополнительными управляющей дорожкой 24 и профильным выступом 25.
В управляющей втулке 23 выполнен продольный паз 27, а в синхронизаторе 11 закреплен палец 28, конец которого размещен в продольном пазу 27 управляющей втулки 23, за счет чего обеспечивается совместное вращение синхронизатора 11 и управляющей втулки 23.
В другом случае кинематическая связь синхронизатора 11 с промежуточным валиком 9 выполнена в виде пружины 29, размещенной между торцами стопорящей втулки 21 и ударника 3. При этом в стопорящей втулке 21 выполнен продольный паз 30, а в хвостовике промежуточного валика 9 лунка 31, в которой размещен шарик 32, обеспечивающий размещение стопорящей втулки 21 относительно хвостовика промежуточного валика 9.
Патент Российской Федерации №RU 1721960 C относится к ручным механизированным инструментам ударного действия. Цель изобретения — повышение эффективности за счет увеличения энергии ударного импульса.
Ударный гайковерт (рисунок 1.8) содержит корпус 1, размещенные в нем привод с выходным валом (на чертеже не показаны), соединенный с последним ударник 2 с центральным ступенчатым по длине отверстием 3 и расположенными на его внутренней поверхности полукруглыми продольными пазами 4, шпиндель 5 с головкой 6 под ключ на одном конце и рабочими кулачками 7 и ступенчатым по длине центральным глухим отверстием 8 на другом, промежуточный валик 9, коаксиально размещенный на последнем синхронизатор 10, подпружиненный в осевом направлении относительно шпинделя 5 пружиной 11, и размещенные в полукруглых продольных пазах 4 ударные пальцы 12. На цилиндрической поверхности, ограничивающей ступень меньшего диаметра отверстия 8, выполнены диаметрально расположенные профильные выступы-упоры 13, обращенные к оси шпинделя 5. На одном конце промежуточного валика 9 выполнены диаметрально расположенные лыски 14, предназначенные для взаимодействия с профильными выступами-упорами 13 шпинделя 5, на другом радиальное глухое отверстие 15, в которое запрессован палец 16.
Рисунок 1.8 – Поперечный вид корпуса (патент РФ №RU 1721960 C)
На рисунке 1.9 синхронизатор 10 выполнен в виде втулки, имеющей на наружной поверхности продольные дуговые пазы 17, каждая из боковых сторон 18 которых ограничена кривой, имеющей радиус, равный радиусу ударного пальца 12, и круговую канавку 19, а на торце, обращенном в сторону привода, -управляющую дорожку 20 с профильным выступом 21, предназначенным для взаимодействия с пальцем 16. В синхронизатор 10 запрессована втулка 22. На наружной поверхности ударного пальца 12 выполнена круговая канавка 23, расположенная симметрично относительно его торцов. В круговых канавках 19 и 23 синхронизатора 10 и ударных пальцев 12 установлено разрезное пружинное кольцо 24, кинематически связывающее их между собой. Благодаря симметричному расположению круговой канавки 23 на ударном пальце 12 становится возможным его поворот на 180о в случае износа рабочей поверхности на одном из его концов.
Рисунок 1.9 – Поперечный вид корпуса (патент РФ №RU 1721960 C)
При включении привода вместе с его выходным валом начинает ускоренно вращаться ударник 2 с ударными пальцами 12 (рисунок 1.10), которые перемещаются по окружности в продольных дуговых пазах 17 синхронизатора 10. В момент взаимодействия ударных пальцев 12 с боковыми сторонами 18 продольных дуговых пазов 17 они увлекают за собой синхронизатор 10, при этом его управляющая дорожка 20 начинает скользить относительно пальца 16. В момент встречи профильного выступа 21 синхронизатора 10 с пальцем 16 возрастает сопротивление движению и палец 16 поворачивает промежуточный валик 9, при этом его лыски 14 упираются в профильные выступы-упоры 13 шпинделя 5. При дальнейшем вращении ударника 2 совместно с ударными пальцами 12 и синхронизатором 10 его профильный выступ 21 взаимодействует с пальцем 16, при этом синхронизатор 10, преодолевая усилие пружины 11, совместно с ударными пальцами 12 начинает перемещаться в сторону шпинделя 5. В конце перемещения синхронизатора 10 с ударными пальцами 12 последние наносят удар по рабочим кулачкам 7 шпинделя 5 и передают ему накопленную ударником 2 кинетическую энергию, которая последним передается на затягиваемое резьбовое соединение (не показано).
Рисунок 1.10 – Поперечный вид корпуса (патент РФ №RU 1721960 C)
После этого под действием реактивного момента происходит отскок ударника 2 с ударными пальцами 12, угловое перемещение которого не превышает ширины дугового паза 17 синхронизатора 10. Одновременно с этим под действием пружины 11 синхронизатор 10 вместе с ударными пальцами 12 возвращается в исходное положение. Затем ударник 2 начинает разгоняться по дуговому пазу на угловое перемещение, равное отскоку, и весь цикл повторяется в вышеописанной последовательности.
Патент Российской Федерации №RU 2475352 C2 относится к общему машиностроению и может быть использовано при сборке и разборке резьбовых соединений с большим моментом затяжки. Ударный гайковерт содержит 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. 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. 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. Технический результат достигается за счет блокировки ротора и статора без контакта между ними и заключается в отсутствии шума, вибрации и увеличении ресурса работы гайковерта.
На рисунке 1.11 ударный гайковерт состоит из внешнего корпуса 1, в котором установлен двигатель 2 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).
Рисунок 1.11 – Поперечное сечение и сечение в зоне полумуфт (патент РФ №RU 2475352 C2)
На рисунке 1.12 кнопка управления 12 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).
Рисунок 1.12 – Электрическая схема подключения двигателя электромагнита (патент РФ №RU 2475352 C2)
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.