УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ С ВИНТОВЫМ КАНАТОМ Российский патент 1997 года по МПК F16B2/00 F16G11/00 

Изобретение относится к области машиностроения.

При решении технических задач с применением гибких элементов, в частности винтовых канатов, одной из проблем является разработка соединений винтового каната с другими конструктивными элементами и между собой.

Однако все виды таких соединений основаны на принципе деформации винтовых канатов в месте их заделки.

Причем даже в разъемных соединениях после их демонтажа дальнейшее использование этой части винтового каната практически невозможно.

Известно устройство для соединения с винтовым канатом [1] содержащее корпус, тонкостенные шайбы с отверстиями, через которые пропущен винтовой канат, кинематически связанные каждая с корпусом.

Недостатком известного устройства является ограниченность его функциональных возможностей, а также значительная деформация винтового каната при его фиксировании.

Задачей изобретения является расширение функциональной возможности соединения с винтовым канатом.

Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображено устройство с жестким соединением шайб с корпусом.

На фиг.2 изображена шайба для устройства по фиг.1.

На фиг. 3 изображено устройство с фрикционным соединением шайб с корпусом.

На фиг.4 изображена шайба для конструкции устройства по фиг.3.

На фиг.5 изображена шайба для профильного соединения с корпусом устройства по фиг.3.

Устройство для соединения с винтовым канатом содержит корпус 1, с двух сторон которого расположены торцовые крышки 2, жестко связанные с корпусом. В торцовых крышках выполнены соосные отверстия, через которые пропущены тонкостенные шайбы 4, в отверстиях 5 которых пропущен винтовой канат 3.

Отверстия 5 шайб выполнены профилем, соответствующим профилю поперечного сечения винтового каната, образующего с шайбами винтовое соединение.

Кинематическая связь шайб 4 с корпусом 1 может быть выполнена в виде продольных стержней 6, размещенных в соосных отверстиях 7, выполненных в шайбах 4. Продольные стержни 6 жестко установлены в торцовых крышках 2. Отверстия 7 расположены по периметру, их число, диаметр и координаты тождественны соответствующим параметрам продольных стержней 2. Шайбы 4 свободно установлены на продольных стержнях 6. В пределах шага свивки винтового каната установлена группа шайб 4 с угловым смещением круглых отверстий под продольные стержни 4 относительно осей окружностей фигурного отверстия, соответствующих диаметру прядей винтового каната (фиг.2). Ширина шайб 4 (шаг свивки винтового каната), их число в группе и разность углов β в двух соседних шайбах определяются из соотношений:

где h_ср ширина группы шайб 3,
S_св.пр ход винтовых линий каната, равный шагу свивки пряди,
n число прядей в канате,
K число шайб в группе,
h_ш выбранная толщина шайбы,
S₃ выбранный зазор между шайбами,
Δβ разность углов b двух соседних шайб.

Число групп определяется выбранной длиной части продольных стержней 6, предназначенных для установки шайб 4 и числа шагов каната, укладывающихся на этой длине. Набор шайб в каждой группе одинаков. Общее число групп составляет пакет шайб, образующих с канатом винтовое соединение. Корпус 1 установлен на торцовых крышках 2, крепится штифтами 8 и служит для удобства эксплуатации устройства.

Кинематическая связь шайб 4 с корпусом также может быть выполнена в виде дополнительных тонкостенных шайб 9, установленных каждая между основными шайбами 4. Дополнительные шайбы 9 имеют в центре круглые отверстия, через которые пропущен винтовой канат. Корпус 1 выполнен с профильной внутренней поверхностью, а дополнительные шайбы 9 имеют наружную поверхность, соответствующую указанной поверхности корпуса. Торцовые крышки 2 соединены с корпусом резьбовым соединением, предназначенным для стягивания пакета из шайб 4 и 9 и для создания силы трения, тем самым соединяют за счет этой силы трения корпус с шайбами.

При установке устройств на винтовой канат каждая шайба 4 охватывает винтовой канат по всей линии контура данного сечения каната, образуя вместе с другими такими же шайбами охватывающее канат тело с внутренней поверхностью, соответствующей данному участку каната.

В устройстве, изображенном на фиг.1, момент на каждую шайбу передается непосредственно корпусом.

В устройстве, изображенном на фиг.3, корпус 1, торцовые крышки 2 и дополнительные шайбы 3 выполняют функции фрикционного ключа, передающего внешний крутящий момент шайбы 4. Тяговая сила в этом случае зависит от наружного диаметра шайб 4 и числа соприкасающихся пар поверхностей трения. При известной осевой нагрузке на устройство или винтовом канате наружный диаметр шайб 4 определяется по приближенной формуле:

где D_нш наружный диаметр шайбы 9,
D_кан диаметр каната,
m число диаметров каната в шаге свивки прядей,
Z число шайб 9,
f коэффициент трения.

Зазор между контуром винтового каната и контуром фигурного отверстия в шайбах 4 рассчитывается, исходя из толщины шайб и осевых усилий в паре канат-устройство. При перемещении устройства (фиг.1) вдоль каната зазор между шайбами 4 изменяется в зависимости от изменения угла наклона винтовых линий свивки каната. Смещение шайб 4 вдоль продольной оси устройства происходит автоматически в соответствии с изменением профильной поверхности участка каната, охватываемого в данный момент устройством.

Тождественность отверстия, образуемого шайбами 4 профильной поверхности участка каната, охватываемого устройством (фиг.3) при его перемещении вдоль каната, образуется за счет автоматического углового смещения шайб 4 относительно шайб 9.

Устройство работает следующим образом.

При попытке перемещения каната в осевом направлении в ту или другую сторону и при неподвижной шайбе 4 кромки отверстий будут препятствовать перемещению винтового каната до тех пор, пока не произойдет деформация прядей в месте соприкосновения с кромками отверстий, т.е. произойдет местный изгиб участка пряди и ось этого участка станет параллельна оси отверстия.

В том случае, когда шайба 4 свободна, при перемещении каната или шайбы 4 в осевом направлении на расстояние "а" шайба сместится одновременно на расстояние "b", т. к. она может двигаться только вдоль прядей. Расстояние "b" будет b=a•tgα_к и является в реальном соединении ничем иным как длиной дуги, описанной центром каждого отверстия, через которое проходит прядь. А это означает, что шайба при перемещении по канату на расстояние "а" одновременно повернулась на угол "β", равный

где r_отв радиус от центра шайбы до центра отверстия, через которое проходит прядь каната.

Таким образом, создавая вращательное движение шайбы вокруг оси каната, шайба одновременно совершает и поступательное движение вдоль оси каната. Происходит преобразование вращательного движения шайбы в поступательное, т. е. реализуется принцип подвижного соединения устройств с канатом.

Использование: соединение конструктивных элементов с винтовым канатом. Сущность изобретения: корпус выполнен с торцовыми крышками, имеющими центральные отверстия, через которые пропущен винтовой канат. В корпусе размещены тонкостенные шайбы с отверстиями, профиль которых идентичен соответствующему профилю пропущенного через них винтового каната. Шайбы кинематически связаны с корпусом. Данная кинематическая связь может быть выполнена в виде стержней, установленных в торцовых крышках и пропущенных в соосных отверстиях, расположенных по периметру шайб. Также данная кинематическая связь может быть выполнена в виде дополнительных тонкостенных шайб, расположенных между основными. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для соединения с винтовым канатом, содержащее корпус, тонкостенные шайбы с отверстиями, через которые пропущен винтовой канат, кинематически связанные каждая с корпусом, отличающееся тем, что оно снабжено жестко связанными с корпусом торцевыми крышками с центральными отверстиями, через которые пропущен винтовой канат, профиль отверстия каждой шайбы выполнен идентичным соответствующему профилю поперечного сечения винтового каната, образующего с шайбами винтовое соединение. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шайбы выполнены с соосными расположенными по периметру отверстиями, а их кинематическая связь с корпусом выполнена в виде продольных стержней, жестко связанных с торцевыми крышками и расположенных в соосных отверстиях шайб. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен с профильной внутренней поверхностью, а кинематическая связь шайб с корпусом выполнена в виде дополнительных тонкостенных шайб с профильной наружной поверхностью, соответствующей профильной внутренней поверхности корпуса и с круглыми отверстиями, через которые пропущен винтовой канат, установленных каждая между основными шайбами с образованием между ними фрикционного соединения.