СТОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК F16F7/00 F16F5/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в термокомпенсационных и амортизирующих устройствах, преимущественно осесимметричных и подвергаемых ударным воздействиям.

Известно стопорное устройство под названием "Пружинный блок для активного участка ядерного реактора" [1]. Стопорное устройство удерживает подвижную массу и выполнено в виде пружинного блока, содержащего системы пружин малой и высокой упругости, соединенные между собой и размещенные между корпусом и поддерживаемой массой.

Недостатком такой конструкции стопорного устройства является ее сложность, а также резкое увеличение динамичности на внутренних элементах при и после действия перегрузок, превышающих усилие, создаваемое упругим элементом (пружиной), т. к. в результате действия перегрузок может произойти обмятие внутренних элементов и, как следствие, расслабление пружин из-за увеличения зазоров. Последующее действие перегрузок, включая "отдачу", может привести к поломке внутренних элементов конструкции.

Известен "Амортизатор" [2] , который содержит корпус с внутренней полостью, заполненной демпфирующей средой, являющейся запирающим элементом, и упругий элемент (витая пружина).

Данное техническое решение позволяет при достаточной плотности демпфирующей среды уменьшить динамичность внутренних элементов конструкции, установленных с термокомпенсационным зазором относительно корпуса, благодаря невозможности быстрого прохождения (при действии короткодействующих перегрузок) плотной демпфирующей среды через профилированный канал. Вместе с этим при и после действия значительных перегрузок, при которых, кроме упругих, возникают пластические деформации и обмятие внутренних элементов, в конструкции появляется дополнительный зазор, резко увеличивающий динамичность внутренних элементов при действии последующих нагрузок, т.к. плотная демпфирующая среда не успеет пройти через канал с малым проходным сечением.

Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является стопорное устройство под названием "Пружинный амортизатор с автоматическим стопорным механизмом" [3], в которое с целью жесткой фиксации перемещающейся внутри корпуса массы введен запирающий элемент в виде подпружиненного выдвижного клина с углом наклона, обеспечивающим самостопорение.

Данное техническое решение позволяет ликвидировать расслабления (зазоры), возникающие в результате пластических деформаций и обмятий внутренних элементов конструкции. Однако недостатком конструкции является ее сложность, обусловленная наличием системы рычагов, и для устранения перекосов (осенесимметричное заклинивание), появляющихся при использовании предлагаемого клина, требуется дополнительный элемент - пружина и место для ее размещения.

Таким образом, настоящее изобретение направлено на решение задачи по упрощению конструкции стопорного устройства. Технический результат выражается в повышении надежности конструкции стопорного устройства за счет снижения динамичности внутренних элементов конструкции. Это достигается тем, что в стопорном устройстве, содержащем корпус, перемещающуюся массу и запирающий элемент, согласно изобретению на внутренней торцевой поверхности корпуса выполнена кольцевая канавка, запирающий элемент выполнен в виде наружного или внутреннего пружинного конического стопорного кольца с уклоном конической поверхности к его посадочной поверхности, при этом пружинное коническое кольцо установлено в кольцевой канавке плоским торцом в сторону перемещающейся массы, внутренняя торцевая поверхность корпуса на участке, прилегающем к кольцевой канавке со стороны посадочной поверхности, выполнена конической, соответствующей конической поверхности пружинного конического стопорного кольца.

Наличие признаков, отличающих заявляемое изобретение от прототипа, позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "новизна".

На фиг.1 приведен общий вид стопорного устройства; на фиг.2 - общий вид стопорного устройства после воздействия на него критической перегрузки (удара) в направлении P; на фиг.3 - поперечное сечение запирающего элемента.

Стопорное устройство содержит (см. фиг.1) корпус 1 с крышкой 2, перемещающуюся массу 3, пружины 4 и запирающий элемент 5. На внутренней торцевой поверхности корпуса выполнена кольцевая канавка 6 (см. фиг.2). В изображенном примере запирающий элемент 5 выполнен в виде наружного пружинного конического стопорного кольца, устанавливаемого на вал. Одна из торцевых поверхностей кольца - коническая с уклоном конической поверхности в сторону посадочной поверхности А (см. фиг.3). В свободном состоянии диаметр отверстия кольца 5 меньше внутреннего диаметра канавки 6, поэтому при монтаже кольцо 5 разжато так, чтобы оно разместилось на внутренней цилиндрической поверхности канавки 6. Причем кольцо 5 установлено плоским торцом к перемещающейся массе 3. Внутренняя торцевая поверхность корпуса 1 имеет участок, прилегающий к кольцевой канавке 6 со стороны посадочной поверхности, выполненный коническим.

При использовании в качестве запирающего элемента 5 внутреннего пружинного стопорного кольца его при монтаже нужно сжать так, чтобы оно после установки сопрягалось с наружной цилиндрической поверхностью канавки 6. Угол наклона конусной поверхности для такого стопорного кольца изменяется на противоположный.

Работает стопорное устройство следующим образом. При действии перегрузки в направлении P (см. фиг.2) в случае, если в процессе хранения, эксплуатации или от действия перегрузки произошло обмятие перемещающейся массы 3 и, как следствие, увеличение размера Δ больше допустимой для данной конструкции величины, кольцо 5 за счет массовых сил выходит из кольцевой канавки 6, прижимается к поверхности В и за счет собственных сил упругости заходит в зазор Δ который больше размера S. При этом кольцо 5 устанавливается своей конической поверхностью Г по торцу корпуса 1. Последующее действие отдачи и перегрузок не вызывает внутри конструкции увеличение перегрузок за счет динамичности. Трапецеидальное сечение запирающего элемента обеспечивает плотное замыкание зазора Δ по конусной поверхности, обеспечивая при этом его надежное заклинивание.

Таким образом, при введении в конструкцию стопорного устройства сохраняется прежнее термокомпенсирование элементов конструкции в процессе хранения, перевозок и эксплуатационных перепадов температур и в то же время обеспечивается снижение динамических воздействий на внутренние элементы конструкции в случае воздействий перегрузок, значительно превышающих термокомпенсационное усилие. Сборка и изготовление стопорного устройства не сложны.

Стопорное устройство в соответствии с заявляемым изобретением изготовлено и прошло испытания в составе нескольких макетов, результаты испытаний положительные.

Стопорное устройство может быть применено в термокомпенсационных и амортизирующих устройствах, преимущественно осесимметричных и подвергаемых ударным воздействиям. Стопорное устройство содержит корпус, в котором расположены перемещающаяся масса и запирающий элемент в виде наружного или внутреннего пружинного конического стопорного кольца. Данное кольцо установлено в кольцевой канавке на внутренней торцевой стенке корпуса плоским торцом в сторону перемещающейся массы, а уклоном его конической поверхности - к его посадочной поверхности. Внутренняя торцевая поверхность корпуса на участке, примыкающем к кольцевой канавке, выполнена конической. Установка стопорного устройства в конструкцию сохраняет имеющееся термокомпенсирование элементов в процессе хранения перевозок и эксплуатационных перепадов температур. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Стопорное устройство, содержащее корпус, в котором расположены перемешающаяся масса и запирающий элемент, отличающееся тем, что на внутренней торцевой поверхности корпуса выполнена кольцевая канавка, запирающий элемент выполнен в виде наружного или внутреннего пружинного конического стопорного кольца с уклоном конической поверхности к его посадочной поверхности, при этом пружинное коническое стопорное кольцо установлено в кольцевой канавке плоским торцом в сторону перемешающейся массы. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя торцевая поверхность корпуса на участке, прилегающем к кольцевой канавке со стороны посадочной поверхности, выполнена конической, соответствующей конической поверхности пружинного конического стопорного кольца.