Гайковёрт для работы с резьбовыми креплениями рельс к шпалам

(51)25 21/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ГАЙКОВРТ ДЛЯ РАБОТЫ С РЕЗЬБОВЫМИ КРЕПЛЕНИЯМИ РЕЛЬС К ШПАЛАМ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Игнатищев Руслан Михайлович Свиридов Сергей Васильевич Шутов Владимир Дмитриевич Белоусов Яков Николаевич Шех Владимир Григорьевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Гайковерт для резьбового крепления рельс к шпалам, содержащий ведущий вал, ведомый вал и редуцирующий узел, отличающийся тем, что редуцирующий узел выполнен синусошариковым и содержит расположенную внутри него обгонно-предохранительную муфту, наружную втулку, внутреннюю втулку, водило, шарики и соединенный с наружной втулкой посредством двухсвязной линейно-угловой кинематической пары якорь, соединяемый с рельсом посредством поступательной кинематической пары, причем водило является ведомым валом, соединяемым с вращаемой деталью резьбового крепления, внутренняя втулка синусошарикового редуцирующего узла имеет срезанные торцы, параллельные оси однопериодной синусоидальной дорожки, а на ее внутренней поверхности выполнены продольные канавки, при этом обгонно-предохранительная муфта содержит 9165 1 2007.04.30 лепестковую втулку с пружинами-лепестками, выступающими за пределы наружной цилиндрической поверхности лепестковой втулки, которая расположена в кольцевом зазоре между ведущим валом и внутренней втулкой синусошарикового редуцирующего узла и жестко соединена с ведущим валом, а концы ее пружин-лепестков расположены в продольных канавках внутренней втулки синусошарикового редуцирующего узла. 2. Гайковерт по п. 1, отличающийся тем, что внутренние полости и зазоры синусошарикового редуцирующего узла заполнены пластическим материалом, состоящим из пропитанных гипоидной смазкой твердотельных частиц. Изобретение предназначено для работы с резьбовыми соединениями, крепящими рельсы к шпалам. Один километр путей, в которых рельсы крепятся к железобетонным шпалам с помощью резьбовых соединений, содержит 8000 закладных и 8000 клеммовых болтов соответственно насчитывается 16000 навинченных на них гаек со временем эти резьбовые соединения ослабевают и правила эксплуатации предусматривают 2 раза в год,осенью и весною, гайки свинчивать с болтов и после смазывания резьб вновь навинчивать с обеспечением необходимого момента затяжки. Известен ручной, легкий, безударный, дешевый по цене гайкосвертник. Принцип работы устройства заключается в том, что в процессе отворачивания гайки к футорке прикладывается реактивный крутящий момент. Само устройство представляет собой кулачковый механизм, состоящий из двух втулок, одна из которых взаимодействует с гайкой, а вторая - с квадратным хвостовиком футорки. Максимальный угол поворота гайки за один прием отворота составляет 30 1. Однако гайкосвертник предназначен лишь для грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ,причем для случаев, когда имеются футорки отсутствует узел, ограничивающий величину момента затяжки низка у 2-го аналога и производительность - за один цикл гайка поворачивается всего на 30. Известны также гайковерты, предназначенные для работы с резьбовыми креплениями рельс к шпалам - ПГК-1, КИГЭ, ШВ-2, ШВ-2 М, ШВ-3. Содержат они асинхронные двигатели, зубчатые планетарные передачи, механизмы преобразования вращательных движений в ударно-импульсные, а также устройства, уменьшающие вредное влияние вибраций на человека 2. Однако работа возможна лишь при наличии источников электрической энергии. Они конструктивно и технологически сложны (вначале вибрации и шумы создают, затем с ними борются) и имеют поэтому большие массы (20 килограмм и более) и цены. По причине относительно высоких цен, если эти аналоги и имеются в отделениях железных дорог, то в единичных экземплярах, что делает их недоступными для использования имеющимися в больших количествах малыми (в 35 человек) ремонтными бригадами. Несмотря на существование большого количества аналогов, общее состояние дел с вращениями гаек на закладных и клеммовых болтах таково (как комплексный показатель,учитывающий все стороны производственной деятельности), что в настоящее время для них используют простейшие ключи, обычно торцовые 3. Однако здесь отсутствуют предохранительные узлы, позволяющие рабочему объективно оценивать величины моментов затяжек гаек на болтах кроме того, нагрузки на руки рабочих не вписываются в санитарные нормы (постановлениями Министерства труда Республики Беларусь от 8.12.1997 г.,111 и от 18.12.1997,116 при работе рукоятками и рычагами ручного управления, при частом их использовании в течение смены, силы не должны превышать 20-40 ньютон). В то же время моменты затяжек гаек на закладных и клеммовых болтах должны быть равными 180200 Нм, т.е. при полуметровой длине рукоятки человек должен прикладывать к ее концам силу в 360-400 Н. 2 9165 1 2007.04.30 Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство двухскоростного предельного резьбоверта, содержащее ведущий вал, ведомый вал и редуцирующий узел 4. Однако прототип не может быть использован для вращения гаек на закладных и клеммовых болтах, крепящих рельсы к железобетонным шпалам. Он также не имеет механизма регулировки моментов затяжки. Задача изобретения обеспечить службы по содержанию железнодорожных путей гайковертами, удовлетворяющими трем требованиям - малая масса (до 6 килограмм), что облегчает труд человека по поднятию и перестановкам инструмента в процессе работы им приведение в движение устройства мускульной энергией, но без чрезмерных, нарушающих санитарные нормы, усилий обеспечение нормированности момента затяжки (исключающее перезатяжки и недозатяжки резьбовых соединений) позволяющими создавать момент на отворачивание гаек в 23 раза большим по сравнению с моментом затяжки. Решение указанной задачи достигается тем, что гайковерт для работы с резьбовыми креплениями рельс к шпалам, содержащий ведущий вал, ведомый вал и редуцирующий узел, согласно изобретению редуцирующий узел выполнен синусошариковым и содержит расположенную внутри него обгонно-предохранительную муфту, наружную втулку,внутреннюю втулку, водило, шарики и соединенный с наружной втулкой посредством двухсвязной линейно-угловой кинематической пары якорь, соединяемый с рельсом посредством поступательной кинематической пары, причем водило является ведомым валом, соединяемым с вращаемой деталью резьбового крепления, внутренняя втулка синусошарикового редуцирующего узла имеет срезанные торцы, параллельные оси однопериодной синусоидальной дорожки, а на ее внутренней поверхности выполнены продольные канавки, при этом обгонно-предохранительная муфта содержит лепестковую втулку с пружинами-лепестками, выступающими за пределы наружной цилиндрической поверхности лепестковой втулки, которая расположена в кольцевом зазоре между ведущим валом и внутренней втулкой синусошарикового редуцирующего узла и жестко соединена с ведущим валом, а концы ее пружин-лепестков расположены в продольных канавках внутренней втулки синусошарикового редуцирующего узла. Согласно изобретению внутренние полости и зазоры синусошарикового редуцирующего узла заполнены пластическим материалом, состоящим из пропитанных гипоидной смазкой твердотельных частиц. Пояснение сущности двухсвязной линейно-угловой кинематической пары если звенья не связаны, то положение одного из них относительно второго определяется шестью координатами тремя линейными (положим традиционными , у, ) и тремя угловыми (тройкой углов Эйлера, тройкой углов Крылова или иной тройкой каких-либо углов). Двухсвязная линейно-угловая кинематическая пара - это такая пара звеньев, в которой конструктивные элементы накладывают связи лишь на одну линейную и одну угловую координаты (оставляя четыре степени свободы - две линейные и две угловые). Ведущий вал гайковерта (он приводится во вращение мускульной энергией человека воротом) соосен внутренней втулке синусошарикового редуцирующего узла, располагаясь по отношению к ней с кольцевым зазором. На внутренней втулке синусошарикового редуцирующего узла со стороны внутренней поверхности выполнены продольные канавки(например, в форме традиционных шпоночных канавок). В кольцевом зазоре между ведущим валом гайковерта и внутренней втулкой синусошарикового редуцирующего узла расположена лепестковая втулка. Лепестковая втулка жестко соединена с ведущим валом гайковерта, а на наружной поверхности имеет выступающие пружинящие лепестки. Лепестки начинаются от тела лепестковой втулки, а их концы удалены от оси втулки на большие расстояния, чем начала. Линии, отражающие в изображениях начало и конец лепестка, параллельны оси втулки. При вращении гайки концы лепестков расположены в канавках. При отвинчивании гайки концы лепестков упираются в стенки канавок и этим 3 9165 1 2007.04.30 передают вращающий момент от ведущего вала гайковерта к внутренней втулке синусошарикового редуцирующего узла. При завинчивании гайки лепестковая втулка немного проворачивается относительно внутренней втулки синусошарикового редуцирующего узла, и лепестки начинают взаимодействовать с другими конструктивными элементами внутренней втулки синусошарикового редуцирующего узла, с ребрами канавок, расположенными на внутренней поверхности этой втулки ребра поджимают пружины-лепестки(деформируют их), в результате чего возникают другие силовые связи между лепестковой втулкой и внутренней втулкой синусошарикового редуцирующего узла, обеспечивающие гайке передачу затягивающего момента. Для снижения массы устройства внутренняя втулка синусошарикового редуцирующего узла имеет срезанные торцы под углом к оси вращения детали и параллельные к оси однопериодной беговой дорожки. Смазывающим и одновременно уплотняющим зазоры элементом синусошарикового редуцирующего узла является пластический материал, состоящий из пропитанных гипоидным маслом твердотельных частиц. Пластическая составляющая синусошарикового редуцирующего узла набивается внутрь корпуса, заполняя имеющиеся между деталями полости и зазоры. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена общая схема гайковерта, на фиг. 2 - устройство его обгонно-предохранительной муфты. Гайковерт для работы с резьбовыми креплениями рельс к шпалам состоит из ведущего вала 1 синусошарикового редуцирующего узла 2, в том варианте его исполнения, когда корпусом (заякориваемым звеном) является наружная втулка связанный с корпусом синусошарикового редуцирующего узла стержень круглого поперечного сечения 3 ведомый вал гайковерта 4, заканчивающийся торцовым ключом под гайки, навинченные на закладные и клеммовые болты завинчиваемая или отворачиваемая гайка 5 рельс 6 якорь 7 звено, кинематически соединяющее стержень 3 с рельсом 6. Якорь 7 с рельсом 6 соединен поступательной парой, со стержнем 3 - двухсвязной линейно-угловой кинематической парой. Конструктивные решения для двухсвязной линейно-угловой кинематической пары могут быть различными. На фиг. 1 изображен простейший вариант исполнения такой кинематической пары якорь 7 имеет две параллельно расположенные друг к другу пластины, в зазоре между которыми расположен стержень 3. Наличие в кинематической цепи гайковерта поступательной и двухсвязной линейноугловой кинематической пар позволяет при простом устройстве и создавать реактивный момент, и добираться торцовым ключом 4 ко всей массе вращаемых гаек на закладных и клеммовых болтах, с учетом большого разброса в их расстояниях от рельса и друг от друга, а также с учетом больших диапазонов угловых отклонений осей этих болтов от вертикали. С целью нормирования момента затяжки гаек (160200 Нм) внутри синусошарикового редуцирующего узла находится изображенная на фиг. 2 обгонно-предохранительная муфта. Внутренняя втулка 8 синусошарикового редуцирующего узла с выполненными в ней шпоночными (или шлицевыми) канавками и срезанными торцами, параллельными оси однопериодной беговой дорожки, охватывает ведущий вал 1 гайковерта. В кольцевом зазоре между внутренней втулкой 8 синусошарикового редуцирующего узла и ведущим валом 1 размещена лепестковая втулка 9, которая жестко связана, например штифтом 10, с ведущим валом 1. Лепестковая втулка имеет пружинящие лепестки 11 линии их начал и концов на фиг. 2 предстают в виде точек Н и К (как проекции отрезков прямых на перпендикулярную плоскость). Концы лепестков расположены в канавках втулки 8. Точкой В отображено внутреннее ребро канавки, точкой Е - наружное. Внутренние полости синусошарикового редуцирующего узла заполнены древесной стружечно-опилочной массой, пропитанной гипоидным маслом (ТАД-17 И, Хлорэф-40 и т.п.). 4 9165 1 2007.04.30 Гайковерт для работы с резьбовыми креплениями рельс к шпалам работает следующим образом. При отворачивании гайки конец К лепестка упирается во внутреннее ребро В канавки, что не позволяет ведущему валу 1 гайковерта проворачиваться относительно внутренней втулки 8 синусошарикового редуцирующего узла. При затягивании гайки лепестковая втулка 9 немного проворачивается относительно внутренней втулки 8, лепестки набегают на ребра Е канавки и упруго деформируются. Чем большей оказывается деформация лепестка 11, тем большими оказываются силы в контакте точки Е, тем большим оказывается передаваемый момент но он может возрастать лишь до определенного уровня, соответствующего жесткости и максимальной деформации пружины-лепестка 11, после чего внутренняя втулка 8 синусошарикового редуцирующего узла останавливается в своем вращении, а вращение ведущего вала 1 начинает сопровождаться звуковым сигналом (порождаются звуковые сигналы ударами лепестков 11 о ребра канавок), что сигнализирует о том, что гайка затянута до требуемого по техническим условиям момента. Пропитанная гипоидным маслом древесная стружечно-опилочная масса входит во все зазоры и полости синусошарикового редуцирующего узла, обеспечивая этим защиту его деталей от попадания вовнутрь песчинок и выполняет уплотнительные функции. Летом она (при температурах 3040 и более) не разжижается и не вытекает. Шарики и другие детали редуцирующего узла, соприкасаясь с этой массой, обволакиваются гипоидным маслом (ротопринтная смазка) и обеспечивают поэтому синусошариковой передаче наиболее высокий КПД и наибольшую стойкость от задиров. Источники информации 1. Крез А.И. Гайкосвертник баллонный для грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ Тезисы докладов республиканской науч.-техн. конф. - Могилев, 24-25 октября 1996 г., - Могилев Минобр. РБ, ММИ, 1996 г., часть 1. - С. 188. 2. Путевые механизмы и инструменты Учеб. для техн. школ и учебн. пособие для профобучения рабочих на производстве / Н.А. Карпов, Ю.С. Огарь, Л.Н. Горохов и др. Под редакцией Н.А. Карпова. - М. Транспорт, 1984. - С. 240-254. 3. Крейнис З.Л., Коршикова Н.П. Техническое обслуживание и ремонт железнодорожного пути. Учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта. - М. УМК МПС России, 2001. - С. 83. 4. А.с. СССР 925618, МПК В 21/00. Двухскоростной предельный резьбоверт / А.И. Добролюбов, А.М. Лебедев. - Опубл. 07.05.1982 // Бюл.17. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5