Результат интеллектуальной деятельности: Устройство соединения грузонесущих элементов

Предлагаемое техническое решение относится к области общего машиностроения к устройствам соединения грузонесущих элементов, а именно к разъемным соединениям двух деталей, одна из которых совершает качающие эксплуатационные движения на оси относительно другой.

Известно устройство соединения грузонесущих элементов (Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. М.: Машиностроение, 2001, т. 1, стр. 775-776), содержащее две детали с монтажными отверстиями, в которых расположена ось, зафиксированная при помощи упругого запорного кольца торообразной формы с раскрывом, установленного в кольцевой проточке оси, при этом одна из деталей выполнена в виде вилки с двумя опорами, между которыми расположена другая деталь.

К недостаткам данного устройства можно отнести:

- недостаточно надежное фиксирование оси из-за малой площади ее взаимодействия с упругим запорным кольцом;

- отсутствие торцевых эксплуатационных зазоров между деталями;

- необходимость использования специального инструмента при монтаже и демонтаже упругого запорного кольца в процессе эксплуатации;

- неудобство оперативного монтажа и демонтажа устройства в условиях недостаточного визуального контроля, например, при эксплуатации устройства в полевых условиях.

Известно пружинное стопорное кольцо (SU 526726, опубл. 30.08.1976, МПК F16B 21/18) с прорезью и отогнутыми под углом к плоскости кольца концевыми выступами, которые ограничены в радиальном направлении наружным и внутренним радиусами кольца, а их высота равна или меньше половины длины упомянутой прорези, причем кольцо выполнено с ушками под монтажный инструмент.

К недостаткам пружинного стопорного кольца следует отнести:

- малую площадь его взаимодействия с осью, что снижает устойчивость устройства к воздействию механических нагрузок;

- ограниченную область применения в связи с неудобством оперативного монтажа и демонтажа устройства в условиях недостаточного визуального контроля;

- необходимость использования специального инструмента в процессе эксплуатации.

Известно устройство А.П. Филимонова для осевой фиксации валика относительно охватывающей детали (SU 567861, опубл. 05.08.1977, МПК F16B 21/18), содержащее стопорную шайбу, установленную в кольцевой канавке валика и выполненную в виде полукольца с внутренним хвостовиком, заведенным в сквозное отверстие валика, проходящее перпендикулярно оси в месте расположения кольцевой канавки валика, причем длина внутреннего хвостовика стопорной шайбы больше диаметра кольцевой канавки, а его конец, выступающий за пределы отверстия в валике, отогнут.

Недостатком данного устройства является невысокая надежность осевой фиксации вследствие того, что конец внутреннего хвостовика, выступающий за пределы отверстия в валике, при стопорении шайбы отгибается в сторону торца валика, не воспринимая в процессе работы устройства осевой нагрузки, действующей на стопорную шайбу со стороны охватывающей детали. В случае когда два лепестка на конце внутреннего хвостовика при стопорении шайбы отгибаются в плоскости последней в противоположные стороны, выступающий конец хвостовика способен воспринимать осевое усилие, но при этом он оказывается ослабленным прорезью, что также снижает надежность осевой фиксации соединяемых деталей.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство А.П. Филимонова для осевой фиксации валика (SU 868151, опубл. 30.09.1981, МПК F16B 21/18), содержащее стопорную шайбу, установленную в кольцевой канавке валика и выполненную в виде полукольца с внутренним хвостовиком, заведенным в сквозное отверстие валика, проходящее перпендикулярно оси в месте расположения кольцевой канавки валика, при этом валик со стороны торца выполнен полым, стопорная шайба - упругой, а внутренний хвостовик стопорной шайбы - с выступом, который размещен в упомянутой полости.

К недостаткам данного устройства можно отнести:

- недостаточно высокую устойчивость устройства к воздействию различного рода механических нагрузок;

- неудобство оперативного монтажа и демонтажа устройства в условиях недостаточного визуального контроля, например при эксплуатации в полевых условиях.

Анализ недостатков аналогичных технических решений позволяет сделать вывод, что технической проблемой известных устройств, содержащих разъемное соединение двух деталей, одна из которых совершает качающие эксплуатационные движения на оси относительно другой, является недостаточно надежное фиксирование разъемного соединения и его низкая устойчивость к воздействию механических нагрузок.

Предлагаемое техническое решение позволяет решить указанную проблему за счет использования упругого запорного кольца с фиксирующим стержнем, имеющим цилиндрическую форму. Упругое запорное кольцо устанавливают в кольцевую проточку оси, при этом фиксирующий стержень размещается в сквозном цилиндрическом отверстии, выполненном в центре кольцевой проточки. Фиксирующий стержень соразмерен сквозному цилиндрическому отверстию оси и повторяет его форму, что позволяет обеспечить максимальную устойчивость к воздействию механических нагрузок.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении устойчивости устройства соединения грузонесущих элементов к воздействию различного рода механических нагрузок, а также в обеспечении оперативного монтажа и демонтажа устройства в полевых условиях при ограниченном визуальном контроле без применения специального инструмента.

Технический результат достигается тем, что устройство соединения грузонесущих элементов содержит две детали с монтажными отверстиями, в которых расположена ось, зафиксированная при помощи упругого запорного кольца с раскрывом, установленного в кольцевой проточке оси и выполненного с фиксирующим стержнем, который своим основанием расположен на внутренней поверхности упругого запорного кольца и ориентирован по его оси симметрии в направлении раскрыва. Фиксирующий стержень размещен в сквозном цилиндрическом отверстии, выполненном в центре кольцевой проточки оси. Сквозное цилиндрическое отверстие выполнено с расширяющимися с торцов участками в форме усеченных конусов, а фиксирующий стержень выполнен цилиндрическим с основанием в форме усеченного конуса и оканчивающимся конусообразной частью со скругленной вершиной. При этом основание фиксирующего стержня соразмерно расширяющимся участкам, выполненным с торцов сквозного цилиндрического отверстия, а диаметр средней части фиксирующего стержня соразмерен диаметру сквозного цилиндрического отверстия.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами: фиг. 1 - устройство соединения грузонесущих элементов; фиг. 2 - вид А фиг. 1; фиг. 3 - общий вид оси; фиг. 4 - сечение Б-Б фиг. 3; фиг. 5 - общий вид скобы-фиксатора;

фиг. 6 - вид В фиг. 5.

Устройство соединения грузонесущих элементов (фиг. 1, 2) содержит деталь 1 и деталь 2, которые расположены на оси 3, зафиксированной при помощи скобы-фиксатора 4, образуя разъемное соединение.

Одна из деталей, например деталь 1, выполнена в виде вилки с двумя опорами 5 и 6, в которых соосно выполнены монтажные отверстия 7 и 8 для размещения оси 3 (фиг. 1). Деталь 1 может быть расположена на оси 3 неподвижно или совершать на ней качающие эксплуатационные движения. Деталь 2 (фиг. 1), выполненная с монтажным отверстием 9, расположена между опорами 5 и 6 детали 1 и имеет возможность совершать качающие эксплуатационные движения на оси 3.

Ось 3 (фиг. 3) выполнена в виде цилиндрического стержня 10 с головкой 11, имеющей опорный фланец 12 и паз 13 под стандартный инструмент, и кольцевой проточкой 14 П-образной формы для установки скобы-фиксатора 4 (фиг. 5). В оси 3 в центре кольцевой проточки 14 выполнено сквозное цилиндрическое отверстие 15 (фиг. 3, 4), имеющее с торцов расширяющиеся участки 16 в форме усеченных конусов. Сквозное цилиндрическое отверстие 15 выполнено параллельно пазу 13 головки 11 оси 3 для облегчения монтажа скобы-фиксатора 4 в полевых условиях при ограниченном визуальном контроле.

Скоба-фиксатор 4 (фиг. 5) выполнена в виде упругого запорного кольца 17 с фиксирующим стержнем 19. Упругое запорное кольцо 17 имеет цилиндрическую форму и выполнено с раскрывом 18 для его установки в кольцевую проточку 14 оси 3. Фиксирующий стержень 19 своим основанием 21 расположен на внутренней поверхности 20 упругого запорного кольца 17 и ориентирован в направлении раскрыва 18 по оси симметрии скобы-фиксатора 4.

Внутренний диаметр D₁ упругого запорного кольца 17 (фиг. 5) скобы-фиксатора 4 соразмерен диаметру D₂ кольцевой проточки 14 (фиг. 3) оси 3, а его ширина равна ширине кольцевой проточки 14, что позволяет упругому запорному кольцу 17 плотно прилегать и иметь повышенную площадь контакта с кольцевой проточкой 14, обеспечивая тем самым устойчивое положение упругого запорного кольца 17 в кольцевой проточке 14 оси 3 при воздействии механических нагрузок.

Толщина S упругого запорного кольца 17 скобы-фиксатора 4 (фиг. 5) и глубина Н кольцевой проточки 14 оси 3 (фиг. 4) находятся в соотношении S/H≥2, что позволяет обеспечить оптимальную площадь торцевого взаимодействия упругого запорного кольца 17 с боковыми поверхностями кольцевой проточки 14 и детали 1 (фиг. 2).

Фиксирующий стержень 19 (фиг. 5) выполнен с основанием 21 в форме усеченного конуса, в средней части имеет цилиндрическую форму, а оканчивается конусообразной частью 22 со скругленной вершиной 23.

Основание 21 (фиг. 5) фиксирующего стержня 19 соразмерно расширяющимся участкам 16 (фиг. 4), выполненным с торцов сквозного цилиндрического отверстия 15 оси 3, а диаметр средней части фиксирующего стержня 19 (фиг. 5) равен диаметру сквозного цилиндрического отверстия 15 (фиг. 4).

Конусообразная часть 22 фиксирующего стержня 19 в области раскрыва 18 выступает за габариты упругого запорного кольца 17 на высоту h (фиг.5), а расширяющиеся участки 16, выполненные с торцов сквозного цилиндрического отверстия 15 оси 3 (фиг. 3, 4), выполняют функцию ловителя фиксирующего стержня 19 при установке скобы-фиксатора 4 в кольцевую проточку 14 оси 3.

Таким образом, фиксирующий стержень 19 позволяет обеспечить максимально устойчивое положение скобы-фиксатора 4 в кольцевой проточке 15 оси 3 и полностью исключить ее проворачивание и возможное выскальзывание при воздействии различного рода механических нагрузок.

Торцевые поверхности раскрыва 18 (фиг. 5) упругого запорного кольца 17 выполнены в виде наклонных прямоугольных граней 24, которые в начальный момент установки скобы-фиксатора 4 располагаются по касательной к окружности кольцевой проточки 14, облегчая тем самым установку упругого запорного кольца 17 в кольцевую проточку 14 при нажатии на скобу-фиксатор 4.

На внешней поверхности 25 (фиг. 5) упругого запорного кольца 17 скобы-фиксатора 4 выполнены поперечные выступы 26, примыкающие к наклонным прямоугольным граням 24 раскрыва 18. Поперечные выступы 26 служат для удобства монтажа и демонтажа скобы-фиксатора 4, а также позволяют дополнительно повысить устойчивость скобы-фиксатора 4 в области раскрыва 18.

Сборка устройства соединения грузонесущих элементов осуществляется следующим образом.

Совмещают монтажное отверстие 9 детали 2 с монтажными отверстиями 7 и 8 детали 1.

Вставляют ось 3 в монтажные отверстия 7, 8 и 9, обеспечивая касание опорного фланца 12 головки 11 оси 3 с боковой поверхностью детали 1.

Размещают стандартный инструмент в пазу 13 головки 11 оси 3 и разворачивают ось 3, обеспечивая доступ сквозного цилиндрического отверстия 15 для установки скобы-фиксатора 4.

Совмещают конусообразную часть 22 фиксирующего стержня 19 с расширяющимся участком 16 сквозного цилиндрического отверстия 15, и нажатием на скобу-фиксатор 4 производят ее установку в кольцевую проточку 14 оси 3.

Демонтаж скобы-фиксатора 4 осуществляют используя поперечные выступы 26.

Примером использования предлагаемого технического решения может служить устройство, предназначенное для подвески зажимов самонесущих изолированных проводов воздушных линий.

Устройство содержит качающуюся деталь 1, выполненную в виде кронштейна, и качающуюся деталь 2, выполненную в виде серьги, в монтажных отверстиях которых размещена ось 3, зафиксированная при помощи скобы-фиксатора 4.

С целью обеспечения возможности использования стандартной отвертки для поворота оси 3 на необходимый угол при монтаже устройства паз 13 головки 11 оси 3 выполнен шириной 2 мм.

Все детали устройства выполнены из композиции полиамида марки ПА 610-Л-СВ30 ТУ6-06-134-90. Указанный материал позволяет обеспечить надежную эксплуатацию устройства в различных климатических зонах.