РАЗЪЕМНОЕ ЗАКЛИНИВАЮЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 1997 года по МПК F16B2/00 

Изобретение относится к области машиностроения, а конкретно к соединениям деталей машин.

Известна конструкция разъемного соединения штанги с буровой коронкой, образованное сопрягаемыми эксцентричной поверхностью наконечника штанги и соответствующим ей гнездом в корпусе коронки /1/.

Наиболее близким к изобретению из известных технических решений является разъемное соединение штанги с буровой коронкой, образованное сопрягаемыми эксцентричной поверхностью наконечника штанги и гнездом корпуса коронки, включающее дополнительную центрирующую опору /2/.

Недостатком этих конструкций является высокая удельная нагруженность площади контакта соединяемых деталей, в результате, деформация поверхностей деталей и снижение долговечности соединения.

Задача изобретения создание конструкции, позволяющей повысить срок службы соединения.

Сущность изобретения осуществляется в увеличении площади контакта соединяемых деталей путем введения дополнительного, промежуточного звена, что в результате дает уменьшение удельной нагруженности площади контакта деталей.

Процесс заклинивания звеньев сводится к закономерному смещению одного звена относительно другого, принимаемого за неподвижное. В соединениях /1/ и /2/ таким неподвижным или опорным звеном является корпус коронки, а подвижным, расклинивающимся звеном наконечник штанги.

Расклинивающееся звено предлагаемого соединения входит в контакт с опорным звеном двумя поверхностями различной кривизны. Введенное между расклинивающимся и опорным звеньями промежуточное звено имеет три поверхности различной кривизны. Таким образом введение промежуточного звена увеличивает площадь контактной поверхности соединения, т.к. появляется пять пятен контакта.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображен один из вариантов исполнения соединения. Соединение включает опорное звено 1, расклинивающееся звено 2 и промежуточное звено 3. Расклинивающееся звено имеет две поверхности различной кривизны, которыми оно взаимодействует с звеном 1 в точках А и B, и снабжено наконечником 4, очерченным третьей поверхностью. Промежуточное звено 3 образовано двумя поверхностями различной кривизны, которыми оно взаимодействует с звеном 1 в точках C и D и имеет внутреннюю полость 5, ограниченную третьей поверхностью, взаимодействующей с третьей же поверхностью расклинивающего звена 2 в точке E. При сборке соединения наконечник 4 звена 2 вводят во внутреннюю полость 5 звена 3, при этом звенья 2 и 3 вводятся во внутреннюю полость опорного звена 1.

При приложении к расклинивающемуся звену момента силы, например, с помощью рукоятки 6, происходит относительный поворот звеньев вокруг продольной оси, ведущей к заклиниванию звеньев 2 и 3 относительно друг друга и обоих их относительно опорного звена 1. При этом в результате взаимозаклинивания в местах контакта расклинивающегося звена 2 и промежуточного звена 3, а также звеньев 2 и 3 со звеном 1 возникают расклинивающие реакции и силы трения, удерживающие звенья от разъединения.

С учетом того обстоятельства, что в процессе заклинивания звеньев происходит их вполне определенное относительное смещение, данное соединение на этапе его заклинивания можно назвать механизмом. Известно, что подвижность плоской системы тел, обладающей определенностью движения и представляющей собой механизм, может быть оценена известной формулой Чебышева /3/.

W 3n 2p₅ p₄,
где
W подвижность механизма или число задаваемых движений, при котором все звенья движутся вполне определенно, т.е. по заданным законам,
n число подвижных звеньев,
p₅ число одноподвижных кинематических пар пар V класса,
P₄ число двухподвижных кинематических пар пар IV класса.

p число двухподвижных кинематических пар пар четвертого класса.

Число кинематических пар механизма, не включающего кинематические пары пятого класса, определяется по формуле
p 3n 1
Соединения /1/ и /2/, являющиеся на стадии заклинивания механизмом, включают одно подвижное звено (n 1). Число кинематических пар четвертого класса, входящих в состав такого механизма
p 3•1 1 2
т. е. может быть больше двух. В процессе деформирования кинематических пар (контактов), необходимо увеличить число подвижных звеньев.

Предлагаемая система включает два подвижных звена и пять кинематических пар четвертого класса (n 2, p₄ 5). Ее подвижность определится следующим образом
W 3•2 5 1
т.е. звенья имеют вполне определенное относительное движение, приводящее к их заклиниванию.

Введение промежуточного звена 3 позволяет за счет увеличения площади контакта с опорным элементом 1 уменьшить контактные напряжения нагружаемой зоны соединения. Геометрические размеры расклинивающегося и промежуточного звеньев могут быть подобраны так, что соединение может удерживать любое заданное осевое усилие в соединении F-F без возможности относительного осевого смещения звеньев.

Использование: соединение деталей машин. Сущность изобретения: соединение содержит опорное звено с внутренней полостью и расклинивающееся звено, включающее три поверхности различной кривизны. Между опорным звеном и расклинивающимся звеном установлено промежуточное звено с тремя поверхностями различной кривизны. При этом промежуточное звено двумя поверхностями взаимодействует с внутренней полостью опорного звена. Расклинивающееся звено, в свою очередь, двумя оставшимися поверхностями различной кривизны взаимодействует с внутренней полостью опорного звена. 2 ил.

Разъемное заклинивающее соединение, включающее опорное звено с внутренней полостью и расклинивающееся звено, отличающееся тем, что между опорным звеном и расклинивающимся звеном, включающим три поверхности различной кривизны, установлено промежуточное звено с тремя поверхностями различной кривизны, причем двумя из трех поверхностей оно взаимодействует с внутренней полостью опорного звена, а третьей с одной из трех поверхностей расклинивающегося звена, которое, в свою очередь, двумя оставшимися поверхностями различной кривизны взаимодействует с внутренней полостью опорного звена.