предельный ключ

Формула изобретения

ПРЕДЕЛЬНЫЙ КЛЮЧ, содержащий привод, рабочую головку, корпус и размещенный в нем механизм ограничения крутящего момента в виде двух соосно установленных обойм, одна из которых связана с приводом, а другая - с рабочей головкой, имеющих на обращенных друг к другу поверхностях соосные отверстия, шариков, пружины и элемента регулирования ее жесткости, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, обоймы выполнены идентичными и имеют каждая с одной стороны приводной конец с двойной шкалой моментов, а с другой - основание, на котором выполнены дополнительные отверстия, расположенные на соосной основной окружности, соединенные, как и основные, направляющими проточками, ключ снабжен сепаратором, размещенным между основаниями обойм и имеющим гнезда для шариков, соосные соответствующим отверстиям в основаниях обойм, дополнительной пружиной и дополнительным элементом регулирования ее жесткости, идентичными основным, а элементы регулирования жесткости пружин выполнены в виде установленных в корпусе с возможностью осевого перемещения стаканов, обращенных открытым торцом к соответствующим основаниям обойм, а пружины уперты в дно соответствующего стакана одним концом и в основание соответствующей обоймы другим.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для затяжки ответственных резьбовых соединений при производстве механо-сборочных работ.

Известен ключ, содержащий корпус, размещенные в нем ведущую и ведомую полумуфту, последняя из которых связана с инструментом через силовую пружину, и механизм регулирования крутящего момента [1] .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является предельный ключ, содержащий привод, рабочую головку, корпус и размещенный в нем механизм ограничения крутящего момента в виде двух соосно установленных обойм, одна из которых связана с приводом, а другая - с рабочей головкой, имеющих на обращенных друг к другу поверхностях соосные отверстия, шариков, пружины и элемента регулирования ее жесткости [2] .

Недостатком известного ключа являются его ограниченные эксплуатационные возможности вследствие невозможности достижения больших крутящих моментов, а также из-за наличия в нем нескольких элементов настройки.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в предельном ключе, содержащем привод, рабочую головку, корпус и размещенный в нем механизм ограничения крутящего момента в виде двух соосно установленных обойм, одна из которых связана с приводом, а другая - с рабочей головкой, имеющих на обращенных друг к другу поверхностях соосные отверстия, шариков, пружины и элемента регулирования ее жесткости, обоймы выполнены идентичными и имеют каждая с одной стороны приводной конец с двойной шкалой моментов, а с другой - основание, на котором выполнены дополнительные отверстия, расположенные на соосной основной окружности, соединенные как и основные направляющими проточками, ключ снабжен сепаратором, размещенным между основаниями обойм и имеющим гнезда для шариков, соосные соответствующим отверстиям в основаниях обойм, дополнительной пружиной и дополнительным элементом регулирования ее жесткости, идентичными основным, элементы регулирования жесткости пружин выполнены в виде установленных в корпусе с возможностью осевого перемещения стаканов, обращенных открытым торцом к соответствующим основаниям обойм, а пружины уперты в дно соответствующего стакана одним концом и в основание соответствующей обоймы другим.

На фиг. 1 изображен ключ, общий вид, частичный продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1.

Ключ состоит из цилиндрического корпуса 1 с внутренней резьбой, который закрыт с обоих сторон стаканами 2 с наружной резьбой, которые образуют с корпусом 1 раздвижной стакан. Внутри корпуса 1 расположен механизм ограничения крутящего момента в виде пары соосных обойм 3, на которые посажены цилиндрические пружины 4, и установленных между основаниями обойм 3 шариков 5, которые совмещены с цилиндрическими отверстиями, равномерно расположенными вдоль окружности диаметром D₁ или D₂ на основаниях обойм 3. Причем все отверстия соединены вдоль окружности направляющей проточкой. Противоположные основаниям концы обойм 3 имеют приводной конец со шкалой 6 моментов. Одна шкала 6 соответствует установке шариков 5 на окружности D₁, другая на D₂ и отличаются ценой деления. Шкалы 6 могут быть нанесены либо на одну из обойм 3, либо на обе обоймы 3 одновременно, либо по одной на противоположных обоймах. Шарики 5 помещены в тонкий плоский сепаратор 7, который представляет собой фторопластовую шайбу с двумя рядами цилиндрических отверстий, равных по диаметру шарикам 5 и соосных с отверстиями в основаниях обойм 3. Внутри стаканов 2 под пружины 4 могут быть помещены антифрикционные фторопластовые прокладки (вкладыши). Приводной конец обоймы выполнен в виде стандартного четырехгранника и может иметь фиксатор для инструмента в виде пружины с шариком.

Предельный ключ работает следующим образом.

Необходимая величина крутящего момента устанавливается по шкале 6 моментов заворачиванием стаканов 2 в корпус 1. При этом пружины 4 сжимаются, увеличивая нормальное давление на обоймы 3, и следовательно, увеличивая силу сжатия обойм 3. Сила трения в механизме ограничения крутящего момента обеспечивает передачу усилия между обоймами и обусловлена различием диаметров шариков 5 и отверстий в основаниях обойм 3 и характеризует момент выскальзывания шариков 5 из отверстий. Она пропорциональна давлению пружин 4 и определяется по формуле

F = Nf = N , где F - сила трения - качения,

N - сила нормального давления пружины,

f - коэффициент трения - качения,

d - диаметр отверстий в основаниях обойм

d_ш - диаметр шариков.

При срабатывании механизма ограничения крутящего момента шарики 5 выходят из отверстий в основаниях обойм 3 и перемещаются по направляющим проточкам, а сами обоймы 3 раздвигаются и взаимно проворачиваются. Рабочая головка связанная с одной из обойм, поворачивается. При этом крутящий момент можно оценить по следующей формуле:

M = Fl = F где M - крутящий момент,

l - плечо приложения силы,

D - диаметр расположения шариков D₁ или D₂.

Некоторую неточность в формуле можно объяснить технологическими факторами: чистотой обработки поверхностей, формой направляющей проточки, наличием небольшого трения в соприкасающихся деталях.

При срабатывании механизма ограничения крутящего момента шарики 5 в силу абсолютной симметрии ключа могут выходить одновременно из обоих обойм 3, но могут и удерживаться одной из обойм, тем более, что при этом потребуется вдвое меньшее дополнительное сжатие пружин 4. Этот случай наиболее вероятен при отношении диаметров d/d_ш, близком к единице, и является следствием случайного сочетания многих факторов. Необходимо отметить, что в данном случае не имеется в виду преимущественное сжатие одной из пружин, что невозможно в силу их связанности и полной идентичности, а имеется в виду лишь поведение шариков между обоймами. Во всяком случае оба варианта равнозначны, поскольку в каждом конкретном ключе не могут существовать одновременно и т. о. не оказывают влияния на крутящий момент.

Шарики 5 в механизме ограничения крутящего момента кроме основной функции обеспечения необходимой силы трения выполняют вспомогательную функцию - удерживают обоймы 3 в равновесии, т. е. удерживают их от перекоса, вероятность возникновения которого уменьшается с увеличением количества шариков в комплекте. Очевидно, что это количество должно быть не меньше трех при обязательном условии равномерного их распределения. Кроме того, для устранения перекоса обойм в момент их взаимного проворачивания служат направляющие проточки в основаниях обойм, соединяющие по окружности все отверстия и удерживающие шарики от разбегания. Дополнительно этой же цели служит сепаратор 7, который, кроме того, облегчает сборку ключа.

Совершенно очевидно, что перестановка шариков 5 с окружности D₁на окружность D₂ уменьшает плечо приложения силы и, следовательно, уменьшает максимально возможный момент затяжки. Такая перестановка может быть полезной при работе с малыми моментами, поскольку при этом повышается точность установки величины крутящего момента и таким образом уменьшается погрешность в работе. В этом случае используется вторая растянутая шкала моментов, имеющая, естественно, меньшую цену деления. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1061981, кл. B 25 B 23/14, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР N 948655, кл. B 25 B 23/14, 1980.