RU2137951C1

RU2137951C1 - Gear tightening heavily loaded threaded connections of large diameter

Info

Publication number: RU2137951C1
Application number: RU97116924A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Плахтин; К.З. Дзарахохов; В.Ф. Модеев; Г.Л. Кочи; В.И. Шишкинский; В.Г. Кулиш; Ю.Г. Окин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Северсталь"
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: assembly and mounting of heavily loaded equipment with threaded connection. SUBSTANCE: gear tightening heavily loaded threaded connections of large diameter includes wrench to turn nut, support placed on mounted part and embracing tail part of stud 3 to be tightened with nut 4 screwed on it in advance and high-pressure hydraulic chamber installed above cross-piece 10 between two plates, lower one being resting against upper end face of sleeve. Tightening studs with nuts on tail parts pass through plates and cross-piece, adjustment nuts being screwed on intermediate sections of tightening studs located between lower plate and cross-piece. Disc springs are placed between the latter and lower plate. Coupling bolt with threaded coupling 13 joined to tail part of tightened stud or bolt is put into central hole of cross-piece. EFFECT: enhanced quality and reliability of threaded connections. 3 dwg

Description

Устройство относится к устройствам для монтажа и сборки тяжелонагруженного, преимущественно прокатного оборудования, в котором используются резьбовые соединения большого диаметра. The device relates to devices for mounting and assembling heavily loaded, mainly rolling equipment, in which threaded connections of large diameter are used.

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). A device for tightening heavily loaded threaded connections (analog), which includes a key for turning the nut with a lever associated with the hydraulic cylinder, pivotally mounted on a support mounted on the connected part. For the final tightening of the connection, heating of the studs (bolts) is used. When heated, the bolts lengthen, which reduces the torque. When cooling, the bolts are compressed and spontaneous tightening of the threaded connection occurs (see the magazine "Installation and special work in construction", 1976, N 6, p. 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. The disadvantage of the analogue is the impossibility of uniformly tightening the bolts after they have cooled due to the different preheating temperatures. As a result, the required tightening force of the connected parts, for example, covers and cases of large-sized gearboxes, gear brushes, flange and other joints of rolling and other types of equipment, is not provided. This leads to the disclosure of the joined joints, reducing the durability of the shaft bearings and the reliability of the equipment as a whole.

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). The closest technical solution (prototype) is a device for tightening heavily loaded threaded joints of large diameter, including a wrench for turning the nut, a support made in the form of a sleeve mounted on the connecting part with the lower end and covering the protruding shank of the tightened stud or bolt with the nut pre-screwed onto it , and a hydraulic pressure chamber of high pressure, while in the lower part of the sleeve there are slots located at the level of blind turnkey holes for turning a nut formed on the side surface of the nut (see. AS USSR N 747234, M. Kl. 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. The disadvantage of the prototype is the use as a hydraulic pressure chamber of a hydraulic cylinder with an elastic seal between the cylinder and the piston. Due to the high fluid pressures that occur in the cylinder when tightening the threaded connections, the seal quickly fails, and fluid leaks occur between the piston and cylinder. This leads to a quick failure of the device, a decrease in the fluid pressure in the hydraulic cylinder, a decrease in the force exerted on the bolt or stud to be tightened, an increase in the torques applied to the wrench to turn the nut, and a decrease in the force and uniformity of the tightening of the threaded joints around the perimeter of the connected parts. As a result, the wear of threaded joints increases and their reliability decreases, working conditions worsen, and the work safety of maintenance personnel decreases. Due to the insufficient tightening force, the joints of the parts to be joined open, which worsens the working conditions of the bearing assemblies of the shafts and reduces the reliability of expensive large-sized, especially rolling equipment.

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. The aim of the present invention is to improve the quality of the tightening of the parts to be joined, the reliability of large-sized, mainly rolling equipment, which uses heavily loaded threaded connections of large diameter, the increased reliability of the device for tightening the threaded joints, reducing the complexity of the tightening and increasing the safety of staff.

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. This goal is achieved by the fact that in the upper part of the liner two longitudinal diametrically located grooves are cut, in which there is a traverse, in the central hole of which a pulling bolt is mounted, connected to a threaded sleeve fixed from rotation to the pulling bolt with the help of a fixing bolt installed transversely in coaxial radial holes made in the pulling bolt and the coupling, which is connected from below to the shank of a tightened stud or bolt, the hydraulic pressure chamber is made with a flexible toroidal th shell and mounted above the traverse between two plates - upper and lower, while the lower plate rests on the upper end of the sleeve, in the plates and in the traverse symmetrically to their vertical axis, two holes are made through which the tie rods with nuts on the shanks pass, and on the intermediate sections of the tie rods located between the lower plate and the traverse, a thread is cut into which the adjusting nuts are screwed, and Belleville springs are installed between the last and lower plate.

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.The invention is illustrated by drawings, which depict:
FIG. 1. Device for tightening heavily loaded threaded joints of large diameter - general view;
FIG. 2. The section along line II in FIG. 1;
FIG. 3. The section along line II-II in FIG. 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. The device includes a support made in the form of a sleeve 1, which is installed with the lower end on the joined part, for example, on the flange 2 of the cover of the gear stand of the rolling mill. Is the sleeve installed so that it protrudes over the protruding shank, for example? of the tightened stud 3 (or of the bolt to be tightened) with a nut pre-screwed onto it 4. The stud is mounted in the gear housing 5, for example? using a wedge 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. In the lower part of the sleeve there are transverse slots 7 located at the level of blind key holes 8 for turning the nuts, made on the side surface of the nut 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. Two longitudinal diametrically located grooves 9 are cut in the upper part of the sleeve 1, in which the beam 10 is placed. In the central hole of the beam, a pulling bolt 11 is freely mounted, resting its head 12 on the upper surface of the beam. The bolt is connected to the threaded sleeve 13, which is secured to it from turning by means of a fixing bolt 14 mounted transversely in the coaxial radial holes made in the sleeve and the pulling bolt. The bottom of the coupling 13 is connected to the shank of the tightened stud 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. Above the crosshead 10, between the two plates — upper 15 and lower 16 — a high-pressure chamber is mounted, consisting of a cover 17 and a base 18 sealed together, for example, by welding with a flexible toroidal shell 19 (bellows). The lower plate 16 rests on the upper end of the sleeve 1. The use of a bellows in comparison with a conventional hydraulic cylinder provides high tightness of the chamber at high pressures and significantly increases the reliability of the device.

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. In plates 15, 16 and traverse 10 symmetrically to their vertical axis, two holes are made through which the tie rods 20 with nuts 21 and 22 on the shanks pass. On the intermediate sections of the tie rods located between the lower plate 16 and the crosshead 10, a thread is cut into which the adjusting nuts 23 are screwed, and Belleville springs 24 are installed between the last and lower plate 16. The springs are designed to squeeze the oil out of the high-pressure chamber and return it to starting position for the next tightening of the threaded connection.

Для транспортировки устройства или гидравлической камеры высокого давления в сборе с плитами 15 и 16 на верней плите 15 установлены рым-болты 25. To transport the device or the hydraulic pressure chamber assembly with plates 15 and 16, eyebolts 25 are installed on the top plate 15.

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.Preparation of the device for operation is performed in the following order:
Install the tightened pin 3 (or the tightened bolt) in the connected parts, for example, in the housing 5 and the flange 2 of the gear stand cover, fix the pin with, for example, a wedge 6, and nut 4 is pre-screwed onto the protruding shank of the pin 4. A support bolt is mounted on the cover flange 2 the sleeve 1 so that it covers the protruding shank of the stud with a pre-screwed nut. In this case, the holes 8 in the turnkey nut 4 for turning the nut should be located on the right edge of the transverse slots 7 to allow the nut to turn into the edge of the slots by an angle determined by the length of the slots. The assembly of the traverse 10 assembly with the pulling bolt 11 and the threaded sleeve 13 is assembled separately. For this, the pulling bolt 11 is installed in the central hole of the traverse and connected to the threaded coupling 13. The coupling is secured against rotation by the locking bolt 14. The assembled assembly is installed in the longitudinal grooves of the support sleeve 1. In this case, the threaded sleeve 13 rests on the shank of the tightened stud 3, the crosshead 10 on the bottom of the slots 9, and the head 12 of the bolt 11 rises above the upper bearing surface of the crosshead.

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. Rotating the pulling bolt 11 over the head 12 together with the threaded sleeve 13, screw the latter onto the shank of the tightened stud 3. Assemble a separate high-pressure hydraulic chamber with plates 15, 16, studs 20, nuts 21, 23 and disk springs 24. Hanging this assembly to the hook of the overhead crane for the eyebolts 25, install it on the upper end of the support sleeve 1. At the same time, the shanks of the tie rods 20 are passed through the holes in the crosshead 10 and the nuts 22 are screwed onto them. After that, the device is ready for operation.

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. For tightening a heavily loaded threaded joint of large diameter “stud 3 - nut 4”, a hydraulic fluid with high pressure is fed into the hydraulic chamber with bellows 19 between its base 18 and cover 17. In this case, from the base 18, the fluid pressure force is transmitted to the lower plate 16 and then to the support sleeve and the flange 2 of the gear stand cover. Tensile force 3 is transmitted to the tightening pin 3 through the cover 17, the top plate 15, the tie rods 20, the nuts 21, 22, the crosshead 10, the pull bolt 11 and the threaded sleeve 13. Under the action of the pull force, the pin 3 elastically lengthens, which allows the tightened nut to be freely rotated. 4 wrench to turn the nut.

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. To rotate the nut, the key is installed in one of the blind holes 8 through the transverse slot 7 in the sleeve 1. The angle of rotation of the nut is determined by the length of the slot 7 and the diameter of the key for turning the nut. For the subsequent rotation of the nut 4 until it is tightened and abuts against the surface of the flange 2 of the connected part, the key for turning the nut is moved to another hole 8 of the nut 4 and the nut is again turned within the dimensions of the next slot 7 on the sleeve 1. The nut is rotated until it stops against the flange 2 . After tightening, the fluid pressure in the high-pressure chamber is removed, while the pulling bolt 11 and the threaded sleeve 13 are unloaded, and the connected stud 3 is tightened with the required force provided by the action of the forces of preliminary elastic th extension of the stud in its section from the retaining wedge 6 to the nut 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. After tightening the studs by rotation of the bolt 11, disconnect from the shank of the tightened stud 3. Using the overhead crane for the eyebolts 25, first remove the complete assembly, then the support sleeve 1 and prepare the device for tightening the next threaded connection in the manner described above.

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. The proposed device ensures the creation of the required tightening torque of the threaded connection without the application of large torques to the tightened nut. This reduces wear and improves the reliability of the threaded connection, improves working conditions and increases the safety of staff. The tightening force is simply controlled by the pressure of the fluid in the pressure chamber. This ensures uniform and reliable tightening of the joints of the parts to be joined, which improves working conditions and increases the reliability of expensive large-sized, especially rolling equipment, which uses heavy-loaded threaded joints of large diameter. The absence of great efforts when tightening the nuts eliminates damage to the thread during tightening and makes it possible to reuse the expensive tightened threaded elements of large diameter - studs, bolts and nuts.

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. The use in the proposed device of a hydraulic pressure chamber with a high pressure bellows provides high tightness of the chamber, the reliability of the device and the ability to achieve high pressures of the working fluid, which is necessary when tightening heavily loaded threaded joints of large diameter.

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. Thus, the application of the invention ensures the achievement of the goal and will significantly improve the quality of installation and assembly of bulky, especially rolling and other types of industrial equipment.

Claims

A device for tightening heavy-loaded threaded connections of large diameter, including a wrench for turning the nut, a support made in the form of a sleeve, installed by the lower end on the connected part and covering the protruding shank of the tightened stud or bolt with a nut pre-screwed onto it, and a high-pressure hydraulic pressure chamber, at the same time, transverse slots are made in the lower part of the sleeve, located at the level of blind key holes made on the side surface of the nut for turning the nut characterized in that in the upper part of the sleeve two longitudinal diametrically located grooves are cut, in which a traverse is placed, in the central hole of which a pulling bolt is mounted, connected to a threaded sleeve fixed from rotation to the pulling bolt using a fixing bolt mounted transversely in the axial radial the holes made in the pulling bolt and the coupling, which is connected from below to the shank of the tightened stud or bolt, and the hydraulic pressure chamber is made with a flexible toroidal shell and with mounted above the traverse between two plates - upper and lower, while the lower plate rests on the upper end of the sleeve, and in the plates and in the traverse symmetrically to their vertical axis, two holes are made through which the tie rods with nuts on the shanks pass, and in the intermediate sections the tie rods located between the lower plate and the traverse, a thread is cut into which the adjusting nuts are screwed, and Belleville springs are installed between the last and lower plate.