автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Обеспечение качества и повышение эффективности автоматизированной сборки групповых резьбовых соединений на основе создания средств адаптации

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

ЖИТНИКОВ БОРИС ЮРЬЕВИЧ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СБОРКИ ГРУППОВЫХ РЕЗЬБОВЫХ

СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ СОЗДАНИЯ СРЕДСТВ АДАПТАЦИИ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: 05.13.07 -АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

МОСКВА 1997

г

Работа выполнена на кафедре теории конструирования машин Ковровской государственной техдологической академии

Научный руководитель: доктор технических наук,. профессор

А.И.Леонов,

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

A.А.Гусев.

кандидат технических наук

B.И. Новоселов

Ведущая организация: ОАО " Завод им. В.А. Дегтярёва ".

Защита состоится " ог 1998 года в __ часов

на заседании диссертационного Совета К 063.42.04 в Московском государственном технологическом университете "СТАНКИН" по адресу: 103055, Москва, Вадковский пер., 3 "а", МГТУ "СТАНКИН".

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "_"_ 1998 года.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь диссертационного Совета К 063.42.04

Доктор технических наук

А.Ф.Горшков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Одним из ¡авершающих этапов выпуска машин являются сборочные процессы. Эт качества их выполнения в значительной мере зависит надежность и долговечность работы оборудования.

В конструкциях современных машин резьбовые соединения доставляют до 30% от их общего числа. Только в автомобильной чромышленности мира ежегодно собирается более 6-Ю5 резьбовых соединений.

Прочность и надежность работы машин во многом определяется стабильностью осевой силы затяжки резьбовых соединений, которую эсобенно трудно обеспечить при одновременной сборке групповых соединений.

Величина изменения осевой силы затяжки зависит от существующих средств завинчивания. При обеспечении герметичности стыка, а так же при сборке особо ответственных узлов, величина колебания величины осевой силы затяжки не должна превышать 1...2%.

В настоящее время имеется большое конструктивное разнообразие резьбозавинчивающих устройств, работающих по принципу приложения крутящего момента или ударно-вращательных импульсов, гайковерты с применением инерционных автоматических трансформаторов вращающего момента, импульсного действия с упругими накопителями энергии, с электронной системой обратной связи и другие. Тем не менее, использование этих устройств для автоматизированной затяжки ответственных резьбовых соединений не гарантирует качественную сборку, с учетом герметичности стыка. Поэтому вынуждены повсеместно ответственные резьбовые соединения затягивать вручную.

Для решения задачи автоматизированной, качественной сборки групповых резьбовых соединений необходимо создать принципиально новые по конструкции и принципу действия многошпиндельные завинчивающие устройства.

На основании изложенного исследование взаимосвязи между параметрами качества соединений с использованием резьбовых

деталей и создание завинчивающих устройств повышенной точности является актуальной научной задачей.

Целью работы является обеспечение качества соединений деталей путем установления взаимосвязей между параметрами скрепляемых и резьбовых деталей, уплотнения, их физико-механическими свойствами, параметрами многошпиндельных гайковертов, снабженных средствами адаптации, и режимами их работы.

Для обеспечения поставленной цели решались следующие задачи:

- выявление взаимовлияния параметров завинчивающегс устройства, резьбового соединения и физико-механических свойсп уплотнения на качество, с учетом герметичности стыка, автоматизированной сборки узлов и деталей, скрепляемых групповыми резьбовыми соединениями;

- обоснование средств адаптации, разработка и исследование многошпиндельных гайковертов, обеспечивающих качественную ^ эффективную сборку узлов и деталей, скрепляемых резьбовым* соединениями;

- экспериментальная проверка качества, с учетом герметичностг стыка, сборки групповых резьбовых соединений многошпиндельным! гайковертами, имеющими средства адаптации;

-разработка методики проектирования многошпиндельньо гайковертов со средствами адаптации.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. В работе использовали« аналитические, экспериментальные методы исследования I осуществлялось моделирование процесса сборки.

Исследовалось влияние параметров деталей резьбовы? соединений, сил трения и других факторов на колебание величинь осевой силы затяжки соединений по методу линейных ошибок.

Режимы работы завинчивающего устройства и влияние их ш колебание величины осевой силы затяжки соединения исследовалис! методами кинематики твердого тела.

На основании теории герметичности соединений и теорш прочности установлена взаимосвязь физико-механических свойст]

соединяемых деталей с использованием резьбовых соединений на величину осевой силы при предварительной затяжке.

Для оценки достоверности теоретических исследований резьбовых соединений применялись экспериментальные методы и испытания в производственных условиях с использованием специальной и стандартной измерительной аппаратуры и оборудования.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в установлении взаимосвязи параметров качества соединений - герметичности стыков, затягиваемых резьбовыми деталями, физико-механическими свойствами (их и уплотнения) и параметрами качества многошпиндельных гайковертов, снабженных средствами адаптации, а также режимами их работы:

-обоснована математическая зависимость взаимовлияния физико-механических свойств скрепляемых деталей, уплотнения, параметров резьбового соединения и минимальной осевой силы предварительной затяжки;

- исследованы режимы работы завинчивающих устройств, имеющих средства адаптации;

- обоснованы необходимые и достаточные условия, связывающие параметры гайковерта с требуемой точностью осевой силы затяжки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ НОВИЗНА работы заключается:

1. В разработке метода автоматизации сборки групповых резьбовых соединений посредством создания многошпиндельных гайковертов со средствами адаптации.

2. В создании и использовании на предприятиях (АО "Ковровский экскаваторный завод", Ярцевский завод "Дизель", АО "Владимирский тракторный завод") многошпиндельных гайковертов со средствами адаптации, обеспечивающих затяжку стыков посредством резьбовых деталей, обеспечивающих колебание осевой силы затяжки не более чем 1%.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Разработаны конструкции многошпиндельных гайковертов сс средствами адаптации и передана научно-техническая документация на АО "Ковровский экскаваторный завод", Ярцевский завод "Дизель". АО " Владимирский тракторный завод ".

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ, представленных е диссертационной работе. Предложения, рекомендации и выводы основываются на теоретических положениях фундаментальных наук (теории точности, теоретической механики, сопротивления материалов, теории вероятностей и других разделов математики), экспериментальных исследованиях, а также на результатах, достигнутых при эксплуатации многошпиндельных гайковертов е производственных условиях на АО "ВТЗ" г. Владимира, заводе "Дизель" г. Ярцево, АО "КЭЗ" г. Коврова.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Результаты работы доложены:

-на Международных конференциях - "Инерционно-импульсные механизмы, приводы и устройства " в г. Владимире, 1992 г.: "Бесступенчатые передачи, приводы машин и промысловое оборудование" в г. Калининграде, 1997 г;

- Всесоюзных и Российских конференциях - "Прогрессивные технологические процессы в механообрабатывающем производстве" в г. Санкт-Петербурге, 1992 г.; "Технологические методы повышения эффективности и качества механосборочного производства" в г. Киеве. 1992 г.; "Совершенствование мощностных, экологических показателей ДВС" в г. Владимире, 1992 г.; "Системы управления, конверсия, проблемы" в г. Коврове, 1996 г.;

- кафедре "Автоматических сборочных производств" в г. Москве, в МГТУ "СТАНКИН", 1997 г.

ПУБЛИКАЦИИ

По материалам диссертации опубликованы 12 научных работ и получен один патент на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа содержит 199 с. и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений, включающих 33 рисунка, 13 таблиц и 23 страницы приложения.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

Установление взаимосвязей между параметрами качества соединения деталей, их физико-механическими свойствами, параметрами многошпиндельных гайковерто», снабженных средствами адаптации, и режимами их работы.

1. Математическая зависимость взаимовлияния физико-механических свойств скрепляемых деталей, уплотнения, параметров резьбового соединения и минимальной осевой силы предварительной затяжки.

2. Режимы работы многошпиндельного гайковерта в зависимости от параметров автоматизированного наживления ввинчивания, предварительной и окончательной затяжек резьбовых соединений.

3. Необходимое и достаточное условие, связывающее параметры гайковерта с его точностью.

4. Методика проектирования многошпиндельных гайковертов, снабженных средствами адаптации, в зависимости требуемой точности величины осевой силы затяжки.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ раскрыта актуальность задачи герметизации стыков машиностроительных изделий путем затяжки групповых резьбовых соединений автоматизированными сборочными средствами.

Показаны причины низкого качества сборки групповых резьбовых соединений существующими средствами.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ анализируются существующие способы технические средства затяжки групповых резьбовых соединений пр сборке изделий с использованием уплотнений.

Исследованиям автоматизации сборки изделий посвящены труд профессоров, докторов технических наук Б.С. Балакшина, В.Л. Вейц

A.A. Гусева, А.М. Дальского, A.A. Иванова, Б.Г. Иосилевич

B.С.Корсакова, А.Н. Малова, М.П. Новикова, А.И. Федотова кандидатов технических наук В.К. Замятина, В.В. Косилов М.С. Лебедовского, К.Я. Муценика, А.Н. Рабиновича и других.

Вопросами сборки резьбовых соединений и создани механизированного инструмента занимались И.А. Бостон, И.Л. Блае] В.Т. Бойко, М.Л. Гельфонд, Б.Г. Гольдштейн, Б.В. Гусаки Е.С. Дольник, A.B. Ланщиков, А.И. Леонов, В.Н. Оболенскю В.Р. Колесников и другие.

Установлено, что существующие завинчивающие устройств непригодны для автоматизированной сборки ответственны групповых резьбовых соединений в тех изделиях, где требуете обеспечить герметичность стыков скрепляемых деталей по причине и низкого качества и недостаточной точности обеспечения величию осевой силы затяжки соединения.

Завинчивающие устройства обычно обеспечивают точност затяжки стыков в пределах ± 20... 30% и только устройства со сложно] обратной связью - около 2%. В то время как в современных машинах ответственными групповыми резьбовыми соединениями требуете обеспечивать стабильность осевой силы затяжки, не превышающую 1%, и гарантировать высокую герметичность стыков в изделиях.

Для достижения данной цели средствами автоматизации необходимы принципиально новые многошпиндельные гайковерты которые, для обеспечения герметичности стыков на первом этан предварительной заданной осевой силой резьбовых деталей по Bcei плоскости прижимали бы уплотнение, затем обеспечивали бт синхронную затяжку всех резьбовых соединений, а на окончательно;* этапе гарантировали бы величину колебаний осевой силы затяжк! не более 1%.

Кроме того, затраты времени на свинчивание были бы минимальными.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена выявлению взаимосвязей, действующих в процессе соединения резьбовых деталей, с обоснованием средств адаптации, при их завинчивании и затяжке.

Используя теорию линейных ошибок, дан анализ способов контроля процесса автоматизированной затяжки резьбовых соединений.

Установлено, что наибольшую точность осевой силы затяжки резьбовых соединений можно получить при комбинированном способе контроля, когда на первом этане процесса контролируется момент предварительной затяжки, а окончательный контроль осуществляется по углу поворота резьбовых деталей.

На основе теорий герметичности и деформации уплотнения при сжатии обоснована минимальная осевая сила предварительной затяжки резьбовых соединений в момент одновременного прижатия уплотнения при затяжке резьбовых деталей.

Известны соотношения сближения сопрягаемых поверхностей деталей в момент сжатия уплотнения и относительной площади взаимодействующих деталей.

Это позволяет обосновать величину осевой силы, необходимой для затяжки соединений, если пренебрегать податливостью соединяемых деталей и их изгибом и считать, что сближение деталей происходит строго поступательно, а величины осевых сил предварительной затяжки во всех соединениях одинаковы.

Для такой физической модели сжатия уплотнения сближение поверхностей деталей происходит согласно зависимости:

где: Еу - модуль упругости материала уплотнения; //,. - толщина уплотнения; - площадь уплотнения в сечении г; ()сж - сила сжатия уплотнения.

Или соотношение (1) можно представить в виде:

(1)

5у—А-у £2сж,

где: Ау - податливость уплотнения при сжатии.

сж,

Считаем, что полный контакт поверхностей уплотнения и скрепляемых деталей будет обеспечен при внедрении микронеровностей деталей в уплотнение на греть их высоты.

Тогда окончательно, с учетом коэффициента запаса, минимальная осевая сила предварительной затяжки резьбового соединения будет равна:

бл =---и\-' С2)

где: 11а - максимальная высота микронеровиостсй поверхностей скрепляемых деталей; ~ полная площадь сопряжения уплотнения. А момент предварительной затяжки:

0,65

М„ =

#„

1 й3 ¿2 , Р 1 (3)

м т —-т - — —7 - Р)

3 £>" 2 тс с/

где: ¡.1т - коэффициент трения на торцевой поверхности головки болта; О - наружный диаметр опорной поверхности головки болта, равный диаметру под ключ; 0 - диаметр отверстия резьбы; с12 - средний диаметр резьбы; р - угол трения в резьбе; Р ~ шаг резьбы.

На основании выявленных взаимосвязей, действующих при автоматизированной сборке групповых резьбовых соединений, и с учетом требований к последовательности процесса завинчивания, изложенных в первой главе, предложено.

На этане предварительной затяжки, когда требуется одновременность прижатия уплотнения скрепляемой деталью по всей плоскости сопряжения, в качестве адаптивного устройства, способного обеспечить непрерывную механическую обратную связь между моментами завинчивания и предварительной затяжки резьбовых соединений и поддерживать их равными в течение всего процесса, можно использовать дифференциальный механизм.

В сочетании с муфтой предельного момента и механизмами свободного хода храпового типа завинчивающее устройство получило следующие качества:

- высокую чувствительность к автоматическому переходу на повышенные и низкие угловые скорости завинчивания резьбовых деталей в зависимости от разности сопротивления на выходных осях

дифференциала;

-обеспечение вращение шпинделей гайковерта с различными угловыми скоростями;

-автоматическое переключение гайковерта с предварительной на синхронную затяжку резьбовых соединений;

-безостановочную работу гайковерта с обеспечением качественной затяжки резьбовых соединений даже при наличии локальных повреждений резьбы (смятие и др.).

В результате исследований был разработан многошпиндельный гайковерт, имеющий средства адаптации, кинематическая схема которого изображена на рисунке, а общий вид на - фотографии.

Двигатель / через редуктор 2 связан с зубчатым колесом 3, которое находится в зацеплении с шестернями 4. С каждой шестерней 4 жестко связаны ведущие обоймы 5 механизмов свободного хода (МСХ) храпового типа, а ведомые обоймы 6 (храповые колеса) жестко посажены на валы шпинделей 7 гайковертов, оканчивающихся патронами 8. На валу зубчатого колеса 3 жестко закреплена ведущая обойма 9 муфты предельного момента, ведомая обойма 10 которой связана с водйлом 11 дифференциала. На оси, перпендикулярной оси водила //. расположены сателлиты 12, взаимодействующие с зубчатыми колесами 13, которые выполнены заодно с шестернями 14. Шестерни 14 находятся в зацеплении с колесами 15, жестко сидящими на валах шпинделя 7. Электрический контакт 16, расположенный вблизи муфты предельного момента, управляется последней при ее проскальзывании или " прощелкивании ", формируя электрические импульсы, которые считываются счетчиком 17, связанным с реле 18 в цепи питания двигателя гайковерта. Конструкция гайковерта предусматривает подачу на каждый из шпинделей "быстрого" вращения с малым крутящим моментам по цепи: муфта предельного момента (9, 10), дифференциал (11, 12, 13, 14),колесо 15\ и "медленного" вращения шпинделя с большим крутящим моментом по цепи: зубчатая передача (3, 4) - механизм свободного хода (5. б).

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА ЛВУХШПИНШЬШГО ГАЙКОВЕРТА

Для обеспечения "быстрого" и "медленного" вращения шпинделя необходимо иметь следующие соотношения:

ы п > г,5/ г ,4.

где: - радиусы делительной окружности шестерни или колеса

соответствующего номера позиции.

При вращении шестерни 4 медленнее колеса 15 МСХ 5, б должен совершать свободный ход, то есть цепь медленного вращения "разрывается " на МСХ.

Гайковерт работает следующим образом. До тех пор, пока суммарный момент сопротивления на шпинделях 7 остается меньше момента, на который настроена муфта предельного момента 9 и 10. "быстрое" вращение от двигателя 1 передается по следующей цепи: редуктор 2, муфта предельного момента 9 и 10, дифференциал 11, 12, 13, 14, колеса 15, шпиндели 7 гайковерта. За счет свойств дифференциала " быстрое " вращение будет у того шпинделя 7,

сопротивление на котором в данный момент меньше. При этом МСХ 5 и 6 этого шпинделя совершает свободный ход. Второй шпиндель, сопротивление на котором в данное мгновение больше, будет иметь "медленное" вращение, так как по цепи: колесо 3 - шестерни 4 при замкнутом МСХ 5 и б на шпиндель 7 передается больший крутящий момент. Затем величины сопротивлений на шпинделях 7 могут поменяться, и, следовательно, изменятся скорости их вращения. Если разница в моментах сопротивления на шпинделях 7 будет меньше момента сил трения в подвижных частях дифференциала, оба шпинделя будут совершать "быстрое" вращение.

При достижении суммарного момента сил сопротивления на шпинделях ~ большего значения, чем момент, на который настроена муфга предельного момента 9 и 10, ее полумуфты начнут проскальзывать. "Быстрое" вращение передаваться не будет, а обг шпинделя " будут вращаться с "медленной" скоростью, но синхронно обеспечивая их одинаковый поворот, получая движение от зубчато? шестерни 3 через колесо 4 и замкнутые МСХ 5 и 6.

Поворот шпинделей на заданный угол обеспечивается системо{ отсчета, которая ¡три "прощелкивании" муфты предельного момента ( и 10 замыканием и размыканием контакта 16 передает электрически! сигналы на счетчик импульсов 17, который при помощи реле 11 отключает питание двигателя.

Стабильность осевого усилия в резьбовых соединения: обеспечивается благодаря наличию в схеме гайковерта двух ветве/ вращения - "быстрой", но маломоментной и "медленной", но большим крутящим моментом. Автоматический переход о матомоментного к высокомоментному вращению осуществляете дифференциальным механизмом (ДМ) и механизмом свободного хода

Одновременность прижатия уплотнения предварительной осево силой затяжки по всей плоскости сопряжения уплотнени обеспечивается механизмом, состоящим из муфты предельног момента 9. 10 (см. рис.). дифференциала 11, 12, 13, который зубчато парой 14. 15 кинематически связан с осями шпинделей гайковерта.

Синхронность -затяжки обеспечивается механизмом, состоящи из зубчатой пары 3. 4. механизмов свободного хода 5, 6, передающи вращение на шпиндели.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ исследуется работа многошпиндельных гайковертов, имеющих средства адаптации.

При изменении параметров завинчивания резьбовых деталей многошпиндельный гайковерт может работать в четырех режимах.

Учитывая, что сателлиты дифференциала при различных режимах работы гайковерта могут совершать вращательное, плосконараллельное и сложное движения, найдены кинематические характеристики вращения шпинделей гайковерта:

1. Режим вращения шпинделя по быстроходной ветви при равных моментах сопротивления на выходных осях дифференциала.

Частота вращения оси дифференциала:

(4)

где нд - частота вращения двигателя (мин '); /„ - передаточное отношение планетарного редуктора. Частота вращения оси шпинделя:

» - "Д

«7 ---> (5)

■ »п'14,15 ;

где: /¡415 - передаточное отношение зубчатой пары 14,15.

Угол поворота оси шпинделя:

К пд I

где: ? - время поворота.

2. Режим вращения шпинделя по тихоходной ветви при заторможенном дифференциале:

п г

*7 ~

(7)

'п'3,4

где: ¿3,4 - передаточное отношение зубчатой пары 3, 4.

Угол поворота оси шпинделя: « -

3. Режим вращения одного из шпинделей по быстроходной ветви при втором заторможенном.

Частота вращения оси колеса 13:

2пд

пи =-7—, (т

41

_ 2«д

"7 ~ ' (Ю)

'П'14,15

Фт =

ЗО/пЫи' (П)

Время поворота оси шпнвдеяя на один зуб храпового колеса: _601П134

(12)

где: г - число зубьев храпового колеса.

4. Режим вращения шпинделей, когда один из них получает вращение по быстроходной, а второй по тихоходной ветвям: Частота вращения колеса 13 по тихоходной ветви;

"13

'п'и,15*15,14

(13)

По быстроходной ветви:

п13 = 2«и 4- «13 . (14)

Частота вращения шпинделя по быстроходной ветви:

г14,15 '14,15

Угол поворота шпинделя быстроходной ветви:

ср7

с 1 >

2л «л П Пр

+

Г.

(15)

(16)

.30/п ¡14,15 З0'пг'з,4^

На основании кинематического исследования работы гайковерта обоснован способ оценки точности осевой силы затяжки резьбовых соединений много шпиндельными гайковертами.

1. Погрешность угла поворота резьбовой детали большей длины в процессе ввинчивания до начала затяжки:

А(р=Дфд+Дсрн, О7)

2лД/д

А(Рд=-у-> (18)

где: Афд - погрешность угла ввинчивания при изменении длины резьбовой детали в пределах допуска; Дфн - погрешность угла ввинчивания, возникающая из-за неодновременности автоматизированного наживления резьбовых деталей; - допуск на длину резьбовой детали.

2. Продолжительность остановки шпинделя по тихоходной ветви вращения пока собачка МСХ не войдет во взаимодействие с зубом храпового колеса:

_ 60/дт

где: % - передаточное отношение механизма по тихоходной ветви вращения.

3. Угол поворота шпинделя с резьбовой деталью малой длины по тихоходной ветви за время

4*«дт

= ~—' (20)

где: /дб - передаточное отношение механизма по быстроходной ветви вращения.

Соотношение:

а---, (21)

'Д6

- необходимые и достаточные условия, связывающие параметры -айковерта с достижимой точностью осевой силы затяжки.

Диапазон изменения коэффициента:

12 < а < 25. (22)

4. Остаточная погрешность ввинчивания резьбовой детал] большей длины:

Дср'=А<р-А(р1. (23

5. Угол поворота резьбовой детали малой длины от начал прижатия ею уплотнения до момента прижатия уплотнения резьбово] деталью большей длины:

ТШд 12

6. Время поворота резьбовой детали большей длины до момент начала прижатия ею уплотнения:

п 2ттд л Ид ' (25

30/дб 30/дг

7. Угол поворота резьбовой детали малой длины от момент; начала прижатия уплотнения за время

Дф' Дф'

ср2 =•

2 — + ]

гИ6

2а + Г (26

8. Погрешность осевой силы при неодновременности прижати; уплотнения скрепляемой деталью:

Аф?К£ УР

Аб =—- д , (27

у

где: /. = Ну ~ толщина уплотнения.

Аналогичным способом находится погрешность осевой силь предварительной затяжки и окончательной затяжки, а в выраженш (27) изменяются:

Ру ~ Рь ~ площадь сечения болта; Еу = Еъ - модуль упругости материала уплотнения; !} = /б - длина болта между скрепляемыми деталями. Для оценки погрешностей осевой силы предварительной \ окончательной затяжки резьбовых соединений многошпиндельнь^ гайковертом моделировались процессы ввинчивания I предварительной затяжки при различных условиях:

1. При завинчивании моменты сопротивления на осях шпинделей одинаковы (идеальный случай);

2. Моменты сопротивления одинаковы, но одна из резьбовых деталей имеет большую длину ввинчивания;

3. Моменты сопротивления одинаковы, по на поверхности резьбы одной из деталей имеется повреждение (смятие или забоина);

4. Моменты сопротивления одинаковы, но одна из резьбовых деталей имеет большую длину и повреждение на резьбе;

5. Моменты сопротивления на осях шпинделей различные из-за разных сопряжений в резьбе;

6. Моменты сопротивления различны и деталь с большим сопротивлением ввинчивания имеет большую длину;

7. Моменты сопротивления различны и деталь с большим сопротивлением ввинчивания имеет большую длину и повреждение на резьбе.

Моделировались самые разные ситуации, которые могут иметь место в производстве при сборке групповых резьбовых соединений многошпиндельными гайковертами.

Анализ результатов моделирования показал, что стабильность осевой силы в отдельной сборке высока, а сравнительная погрешность осевых сил затяжки резьбовых соединений не превышает 1%.

Малая погрешность осевой силы затяжки резьбовых соединений в пределах 1% объясняется особенностями функционирования гайковерта на основе МСХ и ДМ.

Согласно свойствам взаимодействия МСХ и ДМ в процессе сборки обеспечивается:

- разность моментов сопротивления на выходных осях дифференциала, кинематически связанных со шпинделями гайковерта, не превосходящая некоторого значения за счет автоматического перехода на быстрое и медленное вращение;

- разность скоростей вращения шпинделей, более чем в два раза позволяющая иметь малую скорость на шпинделе с большим моментом сопротивления, и большую - с меньшим, тем самым уменьшая разность моментов сопротивления, а, следовательно, и погрешность осевой силы затяжки;

- переход от быстрого к медленному вращению сопровождается кратковременной остановкой шпинделя, в то время, как второй

шпиндель, вращаясь с удвоенной частотой вращения уменьшает погрешность осевой силы затяжки.

Практически кинематическая схема многошпиндельного гайковерта представляет собой механическую следящую систему с обратной связью.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ приведены экспериментальные исследования, подтверждающие работоспособность

многошпиндельного гайковерта и колебание величины осевой силы затяжки.

Исследовалась работа двухшпиндельного гайковерта, разработанного для АО "Владимирский тракторный завод", который предназначен для автоматизированной затяжки крышек коренных подшипников картера двигателя.

Качество и стабильность затяжки групповых резьбовых соединений исследовались в двух режимах работы гайковерта:

1. От ручного привода, когда многошпиндельный гайковерт получал вращение от маховика, установленного на оси планетарного редуктора, а осевые силы определялись по деформации тарированных пружин;

2. В динамическом, когда много шпиндельный гайковерт получал вращение от электродвигателя, а осевые силы измерялись по показаниям тензодатчиков, наклеенных на цилиндрическую часть болта.

Исследовалась затяжка резьбовых соединений Мб, М8, М10, М12. Для каждого фиксированного значения параметров снималось не менее 12-15 экспериментальных значений.

Гайковерт показал качественную и надежную работу.

Погрешность осевой силы предварительной затяжки резьбовых соединений в отдельной сборке не превышали 20%. а окончательной -0,82%.

Следовательно, выполнена задача обеспечения затяжки групповых резьбовых соединений с погрешностью осевой силы в отдельной сборке до 1%.

Проверялась герметичность стыков скрепляемых деталей с установленными между ними уплотнениями. При давлении в 4 атмосферы соединения показали хорошую герметичность, которая проверялась способом обмыливанпя согласно существующим нормам контроля.

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ приведена методика проектирования многошпиндельных гайковертов, описание автоматизированных комплексов, расчеты эффективности использования многошпиндельных гайковертов в производстве.

Методика проектирования включает в себя:

- расчет параметров гайковерта;

-расчет минимальной осевой силы предварительной затяжки резьбовых соединений;

-оценку точности осевой силы затяжки резьбовых соединений многошпиндельным гайковертом.

Рассмотрены примеры проектирования и расчета гайковертов для конкретных устройств: АО "ВТЗ" г. Владимира; АО "КЭЗ" г. Коврова; завода "ДИЗЕЛЬ" г. Ярцево.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1. На основе выявленных взаимосвязей между параметрами резьбовых деталей соединения, их физико-механическими свойствами и параметрами завинчивающего устройства созданы многошпиндельные гайковерты с использованием средств адаптации, обеспечивающие точность затяжки, качество и эффективность сборки групповых резьбовых соединений:

- колебание величины осевой силы затяжки резьбовых соединений для каждого отдельного изделия не превышает 1% от номинального значения, а для всей партии изделий - 1.3%, причем гарантируется герметичность всех стыков;

- затраты времени на завинчивание и затяжку групповых резьбовых соединений уменьшаются в 2...6 раз.

2. Установлена взаимосвязь между величиной деформации уплотнений при герметизации стыков соединений, физико-

механическими свойствами деталей и минимальной осевой силой предварительной затяжки.

3. На основе выявленных взаимосвязей между параметрами завинчивающих устройств, режимами их работы и величиной колебания осевой силы затяжки, обоснованы необходимые и достаточные условия, связывающие параметры многошпиндельных гайковертов, имеющих средства адаптации, с требуемой точностью обеспечения осевой силы затяжки.

4. На основе выполненных исследований разработана методика проектирования и созданы многошпиндельные гайковерты, снабженные средствами адаптации.

5. Успешная эксплуатация созданных гайковертов на АО "Ковровский экскаваторный завод", Ярцевском заводе "Дизель" и АО "Владимирский тракторный завод" подтвердили их высокую эффективность и надежность.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях:

1. Блинников М.Е., Житников Б.Ю. Многошпиндельный гайковерт нормированного осевого усилия // Автоматизация и современные технологии. 1994. N3. С. 6.

2. Блинников М.Е., Житников Б.Ю. Методика расчета параметров податливого крепления шпильковерта // Автоматизация и современные технологии. 1995. N4. С. 25.

3. Житников Б.Ю. Многошпиндельный гайковерт нормированного осевого усилия на основе МСХ и дифференциальных механизмов П Тезисы докладов научно-технической конференции. - Ковров: КГТА, 1997. С.193.

4. Житников Б.Ю. Гайковерт нормированного осевого усилия на основе дифференциальных механизмов и механизмов свободного хода // Бесступенчатые передачи, приводы машин и промысловое оборудование: Тезисы докладов первой международной конференции. - Калининград. 1997. С. 38.

5. Блинников М.Е., Житников Б.Ю. Гайковерт нормированного осевого усилия для сборки групповых резьбовых соединений // Технологические методы повышения эффективности и качества

механосборочного производства: Тезисы докладов конференции.-Сиев, 1992. С. 62.

6. Житников Б.Ю. Гайковерт нормированного осевого усилия // Системы управления, конверсия, проблемы: Тезисы докладов :онференции. - Ковров: КГТА, 1996. С. 139.

7. Житников Б.Ю. Оценка надежности работы сложных систем // Системы управления, конверсия, проблемы: Тезисы докладов юнференции. - Ковров: КГТА, 1996. С. 47.

8. Блинников М.Е., Житников Б.Ю. Гайковерт нормированного »севого усилия для качественной сборки ответственных резьбовых юединений ДВС // Совершенствование мощноетных, экологических и «ономических показателей ДВС: Тезисы докладов научно-ехнической конференции. - Владимир: ВПИ, 1992. С. 25.

9. Патент N 2074804 РФ, МКИ3 6 В 23 Р 19/00. Устройство для сборки деталей / Б.Ю. Житников и другие. - Б.И., 1997. N7.