ОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК F16L3/00 

Изобретение относится к опорным устройствам, широко используемым в различных областях техники, в частности в конструкциях станков, инженерных сооружениях, бытовой технике, в транспортных машинах.

Аналогами данного устройства могут служить подвижные опоры мостов и строительных конструкций, седельные устройства автомобильных седельных тягачей, железнодорожных тяжеловозных платформ, вращающиеся кресла, опорные ролики фортепьяно, поворотная направляющая шпинделя радиально-сверлильного станка и т.д. Все эти устройства, задавая и поддерживая постоянным уровень расположения над землей опирающихся на них тел (элементов конструкций, грузов), допускают задаваемые извне движения последних в горизонтальной плоскости. Например, седельное устройство автомобильного тягача, создавая опору передку полуприцепа, не препятствует складыванию автопоезда на повороте. Подвижная опора железнодорожного моста не препятствует смещению опорного узла фермы относительно быка при колебаниях длины фермы, вызываемых колебаниями температуры. Устройство роликов фортепьяно позволяет смещать инструмент в направлении прилагаемого усилия.

Указанные аналоги или не решают полностью всей задачи развязки опоры в нужных направлениях, либо неприменимы в ряде случаев, например, в конструкциях портативных устройств в силу своей сложности, веса или других конструктивных особенностей. В частности, они малопригодны в качестве опор, используемых при гибке в полевых условиях трубных отводов на портативных станках для холодной гибки труб в горизонтальной плоскости. Пpи такой гибке не опертый, висящий в воздухе конец трубной заготовки совершает движение, задаваемое пластической деформацией трубы в гибке, и в то же время способствует прокручиванию заготовки в станке. Наличие опоры, поддерживающей конец трубы на заданном уровне, сохраняет неизменной плоскость гибки, но опора должна отслеживать движение конца трубы - иначе она опрокинется (опора устанавливается обычно на грунт). В то же время создать опору, связанную с рамой станка - значит увеличить его габариты и массу до неприемлемых для полевой установки пределов.

Известны решения задачи поддержки конца трубы при гибке - например, оно дано в патенте Франции N 1.5.15.898. Однако это решение сложно и, как можно судить, применения оно не нашло.

Наиболее близким к предлагаемому решению является суппорт ("pipe support"), поддерживающий трубу при гибке, включаемый в комплект станков для холодной гибки, выпускаемых фирмой "Virax". Он состоит из основания, верхняя часть которого является кронштейном, на котором шарнирно закреплен седельный элемент, выполненный в виде желоба. Таким образом, суппорт, обеспечивая отслеживание угловых смещений конца трубы при гибке, его смещения в горизонтальной плоскости может отслеживать лишь за счет пробуксовки трубы по ложементу или за счет скольжения основания по опорной поверхности (грунту), что чревато опрокидываниями.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка, присущего прототипу, путем обеспечения свободного отслеживания не только угловых, но и линейных смещений конца трубы. Поскольку возможное применение устройства не ограничивается трубогибочной техникой, более широко целью изобретения является создание опорного устройства, свободно отслеживающего заданные извне движения опираемого тела в горизонтальной плоскости, то есть не создающего ощутимых горизонтальных реакций и реактивных моментов при воздействиях на седельный элемент. Сущностью изобретения является то, что, в отличие от прототипа, седельный элемент опорного устройства отделен от кронштейна, закрепленного на основании, и соединен с ним звенно-шарнирной системой, обеспечивающей свободное смещение по горизонтальной прямой седельного механизма, что, наряду с шарнирным сочленением кронштейна с основанием и седельного элемента с ложементом или другим узлом, через который вертикальное усилие передается на седельный элемент, обеспечивает полную развязку опираемого тела в горизонтальной плоскости.

Основными отличительными признаками данного опорного устройства, по сравнению с прототипом, являются:
- наличие отдельного от основания седельного элемента;
- наличие двух пар звеньев, сочлененных попарно шарниром;
- соединения седельного элемента двумя парами звеньев с кронштейном на основании через шарниры, оси которых параллельны осям шарниров, соединяющих звенья в пары;
- расположение плоскостей, параллельно которым движется каждая пара звеньев, под углом друг к другу, большим 0 и меньшим 180^о.

Все эти признаки обладают новизной, поскольку отсутствуют в прототипе. Все они являются существенными, поскольку без любого из них изобретение неосуществимо. Заложенные в формулу признаки наличия в вариантах использования изобретения ложемента и сиденья (кресла) также существенны для защищаемого варианта использования (защите подлежат два из множества возможных) и новы, поскольку в сочетании с остальными признаками они неизвестны.

На фиг. 1 представлен в изометрическом изображении вариант устройства, на седельном элементе которого установлен вращающийся ложемент под трубу; на фиг.2 - вид по стрелке А, на фиг.1 ложемент заменен вращающимся сиденьем (вариант кресла).

Устройство включает основание 1, кронштейн 2, связанный с ним шарнирно с помощью цапфы 3, седельный элемент 4 и две пары звеньев 5 и 6, также соединенных попарно шарнирами. Каждая пара звеньев подсоединена шарнирно одним звеном к кронштейну 2, другим - к седельному элементу. При этом плоскости I-I и II-II, по отношению к которым перпендикулярны оси шарниров каждой пары звеньев, расположены друг к другу до углом 0 < α< 180^о, а плоскости I и II пересекаются по прямой, параллельной горизонтальной плоскости. Седельный элемент снабжен цапфой 7, на которой монтируется с возможностью вращения вокруг вертикальной оси переходной элемент в зависимости от характера опираемого тела, например, ложемент 8 для опирания на него конца трубы, либо сиденье 9 - при использовании опорного устройства как каркаса кресла.

Устройство работает следующим образом.

Поскольку каждая из пар звеньев 5 и 6 шарнирно соединена с кронштейном 2, причем оси шарниров расположены друг к другу под углом α , шарниры, связывающие каждую из пар звеньев с седельным элементом 4, задают последнему плоско-параллельное движение параллельно плоскостям I-I и II-II. Это движение возможно лишь при условии, что седельный элемент 4 будет двигаться по линии, являющейся общей для плоскостей I-I и II-II, то есть по горизонтальной прямой (на фиг.1 показана пунктирной линией траектория движения точки Б) седельного элемента относительно кронштейна 2).

Таким образом, седельный элемент, имея возможность "отслеживать" задаваемые извне смещения опираемого тела в горизонтальной плоскости (обеспечено линейное движение по горизонтали и угловые перемещения за счет проворотов в вертикальных шарнирах кронштейна и седельного элемента) гарантирует поддержание тела на заданной конструкцией высоте без возникновения каких-либо реакций в горизонтальных направлениях. Поскольку на виртуальных (горизонтальных) перемещениях вес опираемого тела (либо активная вертикальная сила другого рода) не совершают работы, а другие силовые факторы ничтожны или отсутствуют, горизонтальные реакции на опоры не могут возникнуть. Незначительные горизонтальные реакции могут иметь место вследствие того, что работа совершается по смещению центров масс (небольших) звеньев, однако величина их ничтожна в сравнении с активной силой, а сами они могут быть полностью устранены противовесами, приводящими массы звеньев к осям шарниров кронштейна и седельного элемента.

Использование: в конструкциях станков, в транспортных машинах. Сущность изобретения: кронштейн соединен с основанием шарнирно с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Каждая пара звеньев присоединена шарнирами одним концом к кронштейну, другим - к седельному элементу. Оси этих шарниров параллельны оси шарнира, связывающего звенья между собой. Плоскости, перпендикулярные осям шарниров каждой пары звеньев, расположены относительно друг друга под углом. Ложемент в виде призмы или желоба установлен на седельном элементе с возможностью вращения относительно вертикальной оси. Продольная ось симметрии рабочей поверхности ложемента расположена горизонтально. На седельном элементе закреплено вращающееся сиденье. Центры масс звеньев расположены на осях шарниров, соединяющих их с кронштейном и седельным элементом. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО, включающее основание, кронштейн, соединенный с основанием шарнирно с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и седельный элемент, отличающееся тем, что оно снабжено двумя парами звеньев и шарнирами, каждая пара звеньев присоединена шарнирами одним концом - к кронштейну, другим - к седельному элементу, а оси этих шарниров параллельны оси шарнира, связывающего звенья между собой, причем плоскости, перпендикулярные осям шарниров каждой пары звеньев, расположены относительно одна другой под углом 0 < α < 180<198> . . 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено ложементом в виде призмы или желоба, установленного на седельном элементе с возможностью вращения относительно вертикальной оси, причем продольная ось симметрии рабочей поверхности ложемента расположена горизонтально. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на седельном элементе закреплено вращающееся сиденье. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центры масс звеньев расположены на осях шарниров, соединяющих их с кронштейном и седельным элементом.