устройство для затяжки тяжелонагруженных резьбовых соединений большого диаметра

Формула изобретения

Устройство для затяжки тяжелонагруженных резьбовых соединений большого диаметра, включающее ключ для поворота гайки, опору, выполненную в виде гильзы, устанавливаемую нижним торцом на соединяемую деталь и охватывающую выступающий хвостовик затягиваемой шпильки или болта с предварительно навернутой на него гайкой, и гидравлическую напорную камеру высокого давления, при этом в нижней части гильзы выполнены поперечные прорези, расположенные на уровне выполненных на боковой поверхности гайки глухих отверстий под ключ для поворота гайки, отличающееся тем, что в верхней части гильзы прорезаны два продольных диаметрально расположенных паза, в которых размещена траверса, в центральном отверстии которой установлен тянущий болт, соединенный с резьбовой муфтой, закрепленной от проворота на тянущем болте с помощью фиксирующего болта, установленного поперечно в соосных радиальных отверстиях, выполненных в тянущем болте и муфте, которая снизу соединена с хвостовиком затягиваемой шпильки или болта, а гидравлическая напорная камера выполнена с гибкой тороидальной оболочкой и смонтирована над траверсой между двумя плитами - верхней и нижней, при этом нижняя плита опирается на верхний торец гильзы, а в плитах и в траверсе симметрично их вертикальной оси выполнено по два отверстия, через которые проходят стяжные шпильки с гайками на хвостовиках, а на промежуточных участках стяжных шпилек, расположенных между нижней плитой и траверсой, нарезана резьба, на которую навернуты регулировочные гайки, причем между последними и нижней плитой установлены тарельчатые пружины.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к устройствам для монтажа и сборки тяжелонагруженного, преимущественно прокатного оборудования, в котором используются резьбовые соединения большого диаметра.

Известно устройство для затяжки тяжелонагруженных резьбовых соединений (аналог), которое включает ключ для поворота гайки с рычагом, связанным с гидроцилиндром, шарнирно закрепленным на опоре, устанавливаемой на соединяемой детали. Для окончательной затяжки соединения применяется нагрев шпилек (болтов). При нагреве болты удлиняются, что позволяет снизить усилие затяжки. При остывании болты сжимаются и происходит самопроизвольная затяжка резьбового соединения (см. журнал "Монтажные и специальные работы в строительстве", 1976 г., N 6, стр. 6-7).

Недостатком аналога является невозможность равномерной затяжки болтов после их остывания из-за различной температуры предварительного нагрева. В результате не обеспечивается требуемое усилие затяжки соединяемых деталей, например крышек и корпусов крупногабаритных редукторов, шестеренных кистей, фланцевых и других соединений прокатного и других видов оборудования. Это ведет к раскрытию соединяемых стыков, снижению долговечности подшипников валов и надежности оборудования в целом.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для затяжки тяжелонагруженных резьбовых соединений большого диаметра, включающее ключ для поворота гайки, опору, выполненную в виде гильзы, устанавливаемую нижним торцом на соединяемую деталь и охватывающую выступающий хвостовик затягиваемой шпильки или болта с предварительно навернутой на нее гайкой, и гидравлическую напорную камеру высокого давления, при этом в нижней части гильзы выполнены прорези, расположенные на уровне глухих отверстий под ключ для поворота гайки, выполненных на боковой поверхности гайки (см. А.с. СССР N 747234, М. Кл. 16 B 31/02, 30.06.81).

Недостатком прототипа является применение в качестве гидравлической напорной камеры гидравлического цилиндра с эластичным уплотнением между цилиндром и поршнем. Из-за высоких давлений жидкости, возникающих в цилиндре при затяжке резьбовых соединений, уплотнение быстро выходит из строя, и между поршнем и цилиндром возникают течи жидкости. Это приводит к быстрому выходу из строя устройства, снижению давления жидкости в гидроцилиндре, уменьшению усилия, прикладываемого к затягиваемому болту или шпильке, увеличению крутящих моментов, прикладываемых к ключу для поворота гайки и снижению усилия и равномерности затяжки резьбовых соединений по периметру соединяемых деталей. В результате повышается износ резьбовых соединений и снижается их надежность, ухудшаются условия труда и снижается безопасность работы обслуживающего персонала. Из-за недостаточного усилия затяжки возникает раскрытие стыков соединяемых деталей, что ухудшает условия работы подшипниковых узлов валов и снижает надежность дорогостоящего крупногабаритного, в особенности прокатного оборудования.

Целью настоящего изобретения является повышение качества затяжки соединяемых деталей, надежности крупногабаритного, преимущественно прокатного оборудования, в котором используются тяжелонагруженные резьбовые соединения большого диаметра, повышенные надежности устройства для затяжки резьбовых соединений, снижение трудоемкости затяжки и повышение безопасности труда обслуживающего персонала.

Поставленная цель достигается тем, что в верхней части гильзы прорезаны два продольных диаметрально расположенных паза, в которых размещена траверса, в центральном отверстии которой установлен тянущий болт, соединенный с резьбовой муфтой, закрепленной от проворота на тянущем болте с помощью фиксирующего болта, установленного поперечно в соосных радиальных отверстиях, выполненных в тянущем болте и муфте, которая снизу соединена с хвостовиком затягиваемой шпильки или болта, гидравлическая напорная камера выполнена с гибкой тороидальной оболочкой и смонтирована над траверсой между двумя плитами - верхней и нижней, при этом нижняя плита опирается на верхний торец гильзы, в плитах и в траверсе симметрично их вертикальной оси выполнено по два отверстия, через которые проходят стяжные шпильки с гайками на хвостовиках, а на промежуточных участках стяжных шпилек, расположенных между нижней плитой и траверсой, нарезана резьба, на которую навернуты регулировочные гайки, причем между последними и нижней плитой установлены тарельчатые пружины.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

фиг. 1. Устройство для затяжки тяжелонагруженных резьбовых соединений большого диаметра - общий вид;

фиг. 2. Разрез по линии I-I на фиг. 1;

фиг. 3. Разрез по линии II-II на фиг. 1.

Устройство включает опору, выполненную в виде гильзы 1, которая устанавливается нижним торцом на соединяемую деталь, например на фланец 2 крышки шестеренной клети прокатного стана. Гильза устанавливается так, что охватывает выступающий хвостовик, например? затягиваемой шпильки 3 (или затягиваемого болта) с предварительно навернутой на него гайкой 4. Шпилька крепится в корпусе 5 шестеренной клети, например? с помощью клина 6.

В нижней части гильзы выполнены поперечные прорези 7, расположенные на уровне глухих отверстий 8 под ключ для поворота гайки, выполненных на боковой поверхности гайки 4.

В верхней части гильзы 1 прорезаны два продольных диаметрально расположенных паза 9, в которых размещена траверса 10. В центральном отверстии траверсы свободно установлен тянущий болт 11, опирающийся своей головкой 12 на верхнюю поверхность траверсы. Болт соединен с резьбовой муфтой 13, которая закреплена на нем от проворота с помощью фиксирующего болта 14, установленного поперечно в соосных радиальных отверстиях, выполненных в муфте и тянущем болте. Снизу муфта 13 соединена с хвостовиком затягиваемой шпильки 3.

Над траверсой 10 между двумя плитами - верней 15 и нижней 16 смонтирована напорная камера высокого давления, состоящая из крышки 17 и основания 18, герметично соединенных между собой, например, с помощью сварки гибкой тороидальной оболочкой 19 (сильфоном). Нижняя плита 16 опирается на верхний торец гильзы 1. Применение сильфона в сравнении с обычным гидроцилиндром обеспечивает высокую герметичность камеры при больших давлениях и значительно повышает надежность устройства.

В плитах 15, 16 и траверсе 10 симметрично их вертикальной оси выполнено по два отверстия, через которые проходят стяжные шпильки 20 с гайками 21 и 22 на хвостовиках. На промежуточных участках стяжных шпилек, расположенных между нижней плитой 16 и траверсой 10, нарезана резьба, на которую навернуты регулировочные гайки 23, причем между последними и нижней плитой 16 установлены тарельчатые пружины 24. Пружины предназначены для выдавливания масла из гидрокамеры высокого давления и возвращения ее в исходное положение для очередной затяжки резьбового соединения.

Для транспортировки устройства или гидравлической камеры высокого давления в сборе с плитами 15 и 16 на верней плите 15 установлены рым-болты 25.

Подготовку устройства к работе выполняют в следующем порядке:

Устанавливают затягиваемую шпильку 3 (или затягиваемый болт) в соединяемые детали, например в корпус 5 и фланец 2 крышки шестеренной клети, фиксируют шпильку с помощью, например, клина 6, и на выступающий хвостовик шпильки предварительно наворачивают гайку 4. На фланец 2 крышки устанавливают опорную гильзу 1 так, чтобы она охватывала выступающий хвостовик шпильки с предварительно навернутой гайкой. При этом отверстия 8 в гайке 4 под ключ для поворота гайки должны быть расположены по правому краю поперечных прорезей 7 для возможности поворота гайки в край прорезей на угол, определяемый длиной прорези. Собирают отдельно узел траверсы 10 с тянущим болтом 11 и резьбовой муфтой 13. Для этого в центральное отверстие траверсы устанавливают тянущий болт 11 и соединяют его с резьбовой муфтой 13. Закрепляют муфту от проворота на тянущем болте с помощью фиксирующего поперечного болта 14. Собранный узел устанавливают в продольных пазах опорной гильзы 1. При этом резьбовая муфта 13 опирается на хвостовик затягиваемой шпильки 3, траверса 10 - на дно прорезей 9, а головка 12 болта 11 поднимается над верхней опорной поверхностью траверсы.

Вращая тянущий болт 11 за головку 12 вместе с резьбовой муфтой 13, наворачивают последнюю на хвостовик затягиваемой шпильки 3. Собирают отдельным узлом гидравлическую камеру высокого давления с плитами 15, 16, шпильками 20, гайками 21, 23 и тарельчатыми пружинами 24. Подвешивая этот узел к крюку мостового крана за рым-болты 25, устанавливают его на верхний торец опорной гильзы 1. При этом пропускают хвостовики стяжных шпилек 20 через отверстия в траверсе 10 и навинчивают на них гайки 22. После этого устройство готово к работе.

Для затяжки тяжелонагруженного резьбового соединения большого диаметра "шпилька 3 - гайка 4" в гидравлическую камеру с сильфонном 19 между ее основанием 18 и крышкой 17 подают рабочую жидкость с высоким давлением. При этом от основания 18 усилие давления жидкости передается на нижнюю плиту 16 и далее на опорную гильзу и фланец 2 крышки шестеренной клети. На затягиваемую шпильку 3 передается растягивающее усилие через крышку 17, верхнюю плиту 15, стяжные шпильки 20, гайки 21, 22, траверсу 10, тянущий болт 11 и резьбовую муфту 13. Под действием тянущего усилия шпилька 3 упруго удлиняется, что позволяет свободно повернуть затягиваемую гайку 4 ключом для поворота гайки.

Для поворота гайки ключ устанавливают в одно из глухих отверстий 8 через поперечную прорезь 7 в гильзе 1. Угол поворота гайки определяется длиной прорези 7 и диаметром ключа для поворота гайки. Для последующего вращения гайки 4 до ее затяжки и упора в поверхность фланца 2 соединяемой детали ключ для поворота гайки переставляют в другое отверстие 8 гайки 4 и снова поворачивают гайку в пределах габаритов следующей прорези 7 на гильзе 1. Вращение гайки осуществляют до ее упора во фланец 2. После затяжки снимают давление жидкости в гидрокамере высокого давления, при этом тянущий болт 11 и резьбовая муфта 13 разгружаются, а соединяемая шпилька 3 оказывается затянутой с требуемым усилием, обеспечиваемым действие сил предварительного упругого растяжения шпильки на ее участке от удерживающего клина 6 до гайки 4.

После затяжки шпильки вращением болта 11 отсоединяют от хвостовика затягиваемой шпильки 3. С помощью мостового крана за рым-болты 25 снимают сначала устройство в сборе, затем опорную гильзу 1 и подготавливают устройство для затяжки очередного резьбового соединения в описанном выше порядке.

Прелагаемое устройство обеспечивает создание требуемого усилия затяжки резьбового соединения без приложения больших крутящих моментов к затягиваемой гайке. Это уменьшает износ и способствует повышению надежности резьбового соединения, улучшает условия труда и повышает безопасность работы обслуживающего персонала. Усилие затяжки просто контролируется по давлению жидкости в гидрокамере. Это обеспечивает равномерную и надежную затяжку стыков соединяемых деталей, что улучшает условия работы и повышает надежность дорогостоящего крупногабаритного, в особенности прокатного оборудования, в котором используются тяжелонагруженные резьбовые соединения большого диаметра. Отсутствие больших усилий при закручивании гаек исключает повреждение резьбы при затяжке и дает возможность многократного использования дорогостоящих затягиваемых резьбовых элементов большого диаметра - шпилек, болтов и гаек.

Использование в предлагаемом устройстве гидравлической напорной камеры высокого давления с сильфоном обеспечивает высокую герметичность камеры, надежность устройства и возможность достижения больших давлений рабочей жидкости, что необходимо при затяжке тяжелонагруженных резьбовых соединений большого диаметра.

Таким образом, применение изобретения обеспечивает достижение поставленной цели и позволит существенно повысить качество монтажа и сборки крупногабаритного, прежде всего прокатного и других видов промышленного оборудования.