一种大扭矩螺栓螺母的松紧装置

技术领域

本发明涉及一种大扭矩螺栓螺母松紧时，可蓄力且力值可调的电动螺栓螺母松紧装置，属于螺栓螺母松紧技术领域。

技术背景

螺栓螺母是重型装备中各部件连接的重要零件，其具有连接可靠、装卸简单的优点，在海洋勘测、交通运输、采矿、冶金等领域广泛应用。重型装备在使用的过程中，经常需要对重型装备进行定期地保养与维修，以达到预防性的作用。装备维护时，重型装备上的螺栓螺母尺寸不同、分布数量多，例如在重型设备上常见法兰盘上的螺栓螺母通常有6～8个，往往造成大量的人力与时间消耗。另一方面，重型装备上往往轴向空间狭小，普通大扭矩螺栓螺母松紧装置不适用，需要整机式的拆卸，这将加大工作量。因此，重型装备大扭矩螺栓螺母松紧亟待研发高效且普遍适用的装置。

目前，针对大扭矩螺栓螺母松紧主要包括以下三种方式：(1)人力方式，通过人拿着铁锤去敲击梅花扳手从而达到对螺栓螺母松紧的效果，其优点是操作简单，方便携带，缺点是不能准确控制敲击力大小，过小则达不到该有的连接强度，敲击力过大则有可能造成内部螺纹的破坏失效。(2)电动实施方式，通过电机旋转带动螺栓螺母旋转达到松紧的效果。其优点是效率高，方便携带，缺点是只适用于中小型扭矩不大螺栓螺母，且在轴向空间狭小的工况无法工作。(3)液压实施方式，通过液压泵将动力源输送到扳手前棘轮完成螺栓松紧。其优点是输出扭矩大，较为狭小的工况也适用，缺点是性能不稳定，极易出现损坏，导致液压扳手工作头漏油，使用寿命短。综上所述大扭矩螺栓螺母松紧的需求，首先需要松紧装置末端输出力平稳，以此保证螺栓螺母及内部螺纹不会被破坏，其次要能满足多种类型的螺栓螺母松紧需求，最后松紧装置必须在狭小的工况下也能很好适用。

为克服以上问题，本发明公开的一种大扭矩螺栓螺母的松紧装置，综合考虑前述三种螺栓螺母松紧的不足，创新性的采用空间曲柄滑块机构原理及蜗轮蜗杆升降方式，保证了输出力的平稳顺滑，同时在轴向空间狭小工况下也适用，此外通过改变振幅可调节输出力大小，可适用于不同尺寸的螺栓螺母松紧。

发明内容

本发明用于解决现有大扭矩螺栓螺母的松紧装置输出力不稳定、轴向空间狭小不适用、螺栓螺母尺寸适用范围小的问题，提供了一种新型松紧装置。

本发明针对现有大扭矩螺栓螺母的松紧装置存在的问题，进行原理性创新，基本思路是：1、采用空间曲柄滑块机构原理将旋转运动转化为往复直线运动，使其末端输出力作用于螺栓螺母的切向方向，在轴向空间狭小的工况下，此装置也可适用。2、通过调节单元改变运动转换单元中下圆盘的偏心率，从而控制该装置输出力的大小以及振幅频率。3、输出单元确保装置在往复直线运动过程中不会带动扳手往回转，达到一个蓄力的效果，且调节单元改变的振幅可达到蓄力改变的效果。

为实现上述目的和原理，本发明技术方案如下：

一种大扭矩螺栓螺母的松紧装置由动力单元、运动转换单元、调节单元、输出单元组成；

所述运动转换单元包括下圆盘9、滑动球铰接下座10、滑动球铰接上盖11、支杆Ⅰ121、支杆Ⅱ122、支杆Ⅲ123、球铰接连杆13、球铰接上盖14、球铰接下座15、上旋转圆盘16、止推轴承Ⅰ17、挡板18；

所述运动转换单元中的上旋转圆盘16上端与止推轴承Ⅰ17配合，上旋转圆盘16与电机主轴用平键连接，电机主轴末端加工螺纹，螺母和挡板18限制上旋转圆盘16的轴向移动，其中固定的挡板18可抵挡上旋转圆盘16运动时的产生的弯矩，球铰链下座15通过螺纹固定在上旋转圆盘16上，球铰接连杆13一端与球铰接下座15及球铰接上盖14配合组成球面副，球铰接上盖14用螺栓与球铰接下座15固定，下圆盘9工作时在支杆Ⅰ121、支杆Ⅱ122、支杆Ⅲ123上往复移动，滑动球铰接下座10采用滑块的方式在下圆盘9的槽中移动，可通过改变滑动球铰接下座10到下圆盘9圆心的距离来改变传递力的大小，即改变偏心度来改变传递力的大小，球铰接连杆13另一端与滑动球铰接下座10配合组成球面副，滑动球铰接上盖11用螺栓将球铰接连杆13与滑动球铰接下座10固定；

所述调节单元可分为升降部分和辅助移动部分，其中包括蜗轮蜗杆箱体4、套筒5、旋转把手21、深沟球轴承Ⅱ221、深沟球轴承Ⅲ222、蜗杆23、止推轴承Ⅱ241、止推轴承Ⅲ242、蜗轮25、螺纹杆26、辅助滑杆27、连杆28；

所述调节单元的升降部分中蜗杆23两尾端部分设计为阶梯轴，用于深沟球轴承Ⅱ221、深沟球轴承Ⅲ222的一端轴向固定，另一端由蜗轮蜗杆箱体4进行固定，蜗轮25由上下止推轴承Ⅱ241、止推轴承Ⅲ242固定在蜗轮蜗杆箱体4中，蜗轮蜗杆箱体4通过盖板用螺栓将蜗轮蜗杆密封，蜗轮蜗杆箱体4采用焊接固定在套筒5上，蜗轮25在中心加工螺纹与螺纹杆26配合，扭动与蜗杆23相连的旋转把手21，通过蜗杆23带动蜗轮25旋转实现螺纹杆26的升降运动，同时蜗轮蜗杆传动具有反行程自锁的功能，能够防止滑动球铰接下座10在负载时随着负载变化在下圆盘9沟槽内移动，使滑动球铰接下座10只受旋转把手21的控制；

所述调节单元的辅助移动部分与螺纹杆26末端连接，用螺母与轴肩固定在辅助移动部分上，辅助移动部分通过连杆28与滑动球铰接下座10组成刚性连接，连杆28的套杆端与辅助移动部分中的辅助滑杆27组成移动副，其作用是下圆盘9在往复运动的任意位置，其滑动球铰接下座10的偏心度可通过调节单元由旋转把手21控制，另一方面保证了整个内部装置的密封性，增加了装置的使用寿命；

所述输出单元包括推杆Ⅰ7、推杆Ⅱ2、推杆套筒3以及扳手1组成，其中推杆Ⅰ7与下圆盘9刚性连接，并随着下圆盘9往复运动，推杆套筒3内有内置槽，推杆Ⅰ7与推杆Ⅱ2的一端均在内置槽里，推杆Ⅰ7另一端与扳手1用螺栓螺母组成转动副且可拆卸，可在需要时更换不同尺寸的扳手1，其工作时推杆Ⅰ7因推杆Ⅱ2向前推出，同时内置槽限制推杆Ⅱ2的极限位移，当推杆Ⅱ2缩回时，推杆Ⅰ7断开接触，不随推杆Ⅱ2缩回。其作用是螺栓螺母松紧时，推杆Ⅱ2另一端连接的扳手1向前旋转了一个角度不会因推杆Ⅰ7的缩回而向后旋转，从而需要再一次调整扳手1的位置，在保证扳手1向前旋转了一个角度后，仅将整个手持装置向前推动，推杆Ⅱ2就会再次与推杆Ⅰ7接触，继续推动推杆Ⅱ2使扳手1旋转一个角度。

本发明的有益效果是：

1、本发明中调节单元可调节装置输出力的大小以及振幅频率，输出力可平稳变化，以此保证螺栓螺母及内部螺纹不会被破坏，该装置具有较好的实用性；

2、本发明中输出单元非刚性连接确保装置在往复直线运动过程中不会带动扳手往回转，实现一个蓄力的效果，使螺栓螺母松紧过程连续且可靠；

3、本发明输出单元可更换不同型号扳手，可对应不同尺寸螺栓螺母的松紧，该装置有较好的通用性；

4、本发明中运动转换单元通过空间曲柄滑块机构，将输出力作用在螺栓螺母的切向方向，充分利用轴向空间不受限制的特点，可实现狭小轴向工况下大扭矩目标的松紧，具有较好的适用性。

附图说明

图1一种大扭矩螺栓螺母的松紧装置结构图

图2一种大扭矩螺栓螺母的松紧装置内部结构图；

图3输出单元局部剖视图；

图4运动转换单元结构图；

图5调节单元结构图；

图中，1-扳手，2-推杆Ⅱ，3-推杆套筒，4-蜗轮蜗杆箱体，5-套筒，6-手把，7-推杆Ⅰ，8-套筒盖，9-下圆盘，10-滑动球铰接下座，11-滑动球铰接上盖，121-支杆Ⅰ，122-支杆Ⅱ，123-支杆Ⅲ，13-球铰接连杆，14-球铰接上盖，15-球铰接下座，16-上旋转圆盘，17-止推轴承Ⅰ，18-挡板，19-深沟球轴承Ⅰ，20-电机，21-旋转把手，221-深沟球轴承Ⅱ，222-深沟球轴承Ⅲ，23-蜗杆，241-止推轴承Ⅱ，242-止推轴承Ⅲ，25-蜗轮，26-螺纹杆，27-辅助滑杆，28-连杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实施例作进一步说明：

实施例1：拧紧大口径管道连接处法兰盘上螺栓。

本发明的外部结构如图1所示，内部结构及主要结构件如图2-5所示，一种大扭矩螺栓螺母的松紧装置由动力单元、运动转换单元、调节单元、输出单元组成；

在使用前先确定螺栓尺寸大小，选择合适的扳手安装在推杆Ⅱ2的末端，手持手把6，向前推动整个装置以至抵住扳手1，启动动力单元电机20，电机20的主轴将扭矩传递至运动转换单元；

所述运动转换单元包括下圆盘9、滑动球铰接下座10、滑动球铰接上盖11、支杆Ⅰ121、支杆Ⅱ122、支杆Ⅲ123、球铰接连杆13、球铰接上盖14、球铰接下座15、上旋转圆盘16、止推轴承Ⅰ17、挡板18；

所述运动转换单元中的上旋转圆盘16上端与止推轴承Ⅰ17配合，上旋转圆盘16与电机主轴用平键连接，电机20产生的扭矩通过主轴传递至上旋转圆盘16，电机主轴末端加工螺纹，螺母和挡板18限制上旋转圆盘16的轴向移动，其中固定的挡板18可抵挡上旋转圆盘16运动时的产生的弯矩，球铰链下座15通过螺纹固定在上旋转圆盘16上，球铰接连杆13一端与球铰接下座15及球铰接上盖14配合组成球面副，球铰接上盖14用螺栓与球铰接下座15固定，固定在上旋转圆盘16上的球铰接下座15带动球铰接连杆13在空间上进行旋转，下圆盘9与支杆Ⅰ121、支杆Ⅱ122、支杆Ⅲ123组成移动副，球铰接连杆13通过滑动球铰接下座10带动下圆盘9在支杆Ⅰ121、支杆Ⅱ122、支杆Ⅲ123上往复直线移动，滑动球铰接下座10采用滑块的方式在下圆盘9的槽中移动，可通过改变滑动球铰接下座10到下圆盘9圆心的距离来改变传递力的大小，即改变偏心度来改变传递力的大小，球铰接连杆13另一端与滑动球铰接下座10配合组成球面副，滑动球铰接上盖11用螺栓将球铰接连杆13与滑动球铰接下座10固定；

在拧紧大口径管道连接处法兰盘上螺栓的过程中，可通过调节单元对输出力及振幅进行控制；

所述调节单元可分为升降部分和辅助移动部分，其中包括蜗轮蜗杆箱体4、套筒5、旋转把手21、深沟球轴承Ⅱ221、深沟球轴承Ⅲ222、蜗杆23、止推轴承Ⅱ241、止推轴承Ⅲ242、蜗轮25、螺纹杆26、辅助滑杆27、连杆28；

所述调节单元的升降部分中蜗杆23两尾端部分设计为阶梯轴，用于深沟球轴承Ⅱ221、深沟球轴承Ⅲ222的一端轴向固定，另一端由蜗轮蜗杆箱体4进行固定，蜗轮25由上下止推轴承Ⅱ241、止推轴承Ⅲ242固定在蜗轮蜗杆箱体4中，蜗轮蜗杆箱体4通过盖板用螺栓将蜗轮蜗杆密封，蜗轮蜗杆箱体4采用焊接固定在套筒5上，拧旋转手把21带动蜗杆23旋转，蜗杆23使蜗轮25旋转，蜗轮25在中心加工螺纹与螺纹杆26配合，蜗轮25旋转使螺纹杆26轴向运动，同时蜗轮蜗杆传动具有反行程自锁的功能，能够防止滑动球铰接下座10在负载时随着负载变化在下圆盘9沟槽内移动，使滑动球铰接下座10只受旋转把手21的控制；

所述调节单元的辅助移动部分与螺纹杆26末端连接，用螺母与轴肩固定在辅助移动部分上，辅助移动部分通过连杆28与滑动球铰接下座10组成刚性连接，连杆28的套杆端与辅助移动部分中的辅助滑杆27组成移动副，其作用是下圆盘9在往复运动的任意位置，螺纹杆26推动辅助滑杆27及连杆28，使滑动球铰接下座10在下圆盘9槽中移动，通过改变偏心率达到改变输出力及振幅的效果；

所述输出单元包括推杆Ⅰ7、推杆Ⅱ2、推杆套筒3以及扳手1；

所述输出单元中的推杆Ⅰ7与下圆盘9刚性连接随着下圆盘9往复运动，推杆套筒3内有内置槽，推杆Ⅰ7与推杆Ⅱ2的一端均在内置槽里，推杆Ⅱ2在推杆套筒3的槽内将力传给推杆Ⅰ7，推杆Ⅰ7另一端与扳手1用螺栓螺母组成转动副且可拆卸，可在需要时更换不同尺寸的扳手1，其工作时推杆Ⅰ7因推杆Ⅱ2向前推出，同时内置槽限制推杆Ⅱ2的极限位移，当推杆Ⅱ2缩回时，推杆Ⅰ7断开接触，不随推杆Ⅱ2缩回。其作用是螺栓螺母松紧时，推杆Ⅱ2另一端连接的扳手1向前旋转了一个角度不会因推杆Ⅰ7的缩回而向后旋转，从而需要再一次调整扳手1的位置，在保证扳手1向前旋转了一个角度后，仅将整个手持装置向前推动，推杆Ⅱ2就会再次与推杆Ⅰ7接触，继续推动推杆Ⅱ2使扳手1旋转一个角度，从而拧紧大口径管道连接处法兰盘上的螺栓。