СОЕДИНИТЕЛЬНО-РАЗЪЕДИНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ Российский патент 1999 года по МПК F16B2/00 F16B21/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к соединительно-разъединительным механизмам.

Известно установочное приспособление (1), которым закрепляют первый элемент внутри второго элемента так, что первый элемент не может перемещаться вдоль оси. Во втором элементе в радиальном направлении выполнен внутренний кольцевой паз, в котором зажимают упругодеформирующееся установочное кольцо, а на первом элементе установлена перемещающаяся втулка. Перемещаясь, втулка прижимает установочное кольцо к конусной расклинивающей поверхности первого элемента, в результате чего установочное кольцо деформируется в радиальном направлении и входит в паз второго элемента. Втулка перемещается вдоль оси благодаря простому резьбовому соединению. Перемещающаяся втулка имеет кольцевой выступ, который может входить в образующийся между первым и вторым элементами кольцевой зазор, связанный с внутренним кольцевым пазом. Торцовая поверхность этого выступа соприкасается с установочным кольцом.

Недостатком этого установочного приспособления является необходимость обеспечения доступа к перемещающейся втулке при соединении или разъединении первого и второго элементов.

Наиболее близким техническим решением к описываемому изобретению является соединительно-разъединительный механизм (2), содержащий первую цилиндрическую часть с продольной осью, соосно с которой установлена вторая часть. К обеим частям прикреплен цилиндрический элемент, выполненный из хрупкого материала. С помощью указанного элемента первая и вторая части скрепляются одна с другой, при этом элемент полностью размещается внутри выточек, образованных в граничных поверхностях обеих частей. Внутри выточек сзади элемента находится устройство, которое позволяет разрушить хрупкий материал и отделить одну часть от другой.

Недостатками этого соединительно-разъединительного механизма являются:
- ограниченная область применения конструкции с применением данного механизма, т.к. наличие цилиндрического элемента из хрупкого материала может привести к его преждевременному разрушению от внешнего механического импульса ударного характера,
- необходимость доступа к стыку двух частей при их соединении,
- увеличение габаритов механизма из-за наличия устройства, разрушающего цилиндрический элемент из хрупкого материала.

Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемого соединительно-разъединительного механизма, заключается в расширении области применения соединительно-разъединительного механизма при относительно малых его габаритах.

Технический результат: работа соединительно-разъединительного механизма при воздействии на него ударных нагрузок, обеспечение соединения двух деталей без доступа к стыку, относительно малые габариты конструкции.

Для решения поставленной задачи предлагается соединительно-разъединительный механизм, содержащий две соосно установленные детали, соединительный элемент размещен в совмещенных кольцевых канавках, выполненных на граничных поверхностях соединяемых деталей.

Новым в данном механизме является то, что одна из кольцевых канавок выполнена на наружной боковой поверхности охватываемой детали и имеет прямоугольный профиль поперечного сечения, а другая выполнена на внутренней боковой поверхности охватывающей детали. Охватывающая деталь содержит внутренний фланец, в который охватываемая деталь упирается торцом, в котором симметрично расположены радиальные каналы, соединенные с одной стороны с кольцевой канавкой на охватываемой детали, с другой стороны с пересекающимися с ними под прямым углом продольными каналами. Выходы продольных каналов в торце охватываемой и во фланце охватывающей деталей совмещены. Соединительный элемент выполнен в виде разрезного деформируемого кольца, имеющего прямоугольный профиль поперечного сечения с фаской на наружной поверхности и установлен в совмещаемых кольцевых канавках соединяемых деталей с упором поверхностью фаски в расположенную над ней коническую часть поверхности кольцевой канавки, выполненной в охватывающей детали, с начальным радиальным давлением на несколько пар симметрично установленных взаимно перпендикулярных штоков, при этом в каждой паре радиальный шток установлен с возможностью перемещения в радиальном канале с упором на торцовую поверхность продольного штока, установленного частично в продольном канале торца охватываемой детали с возможностью продольного перемещения его вдоль продольных каналов. Сопрягаемые одна с другой торцовые поверхности штоков расположены под углом к продольной оси соединяемых деталей, вторые торцовые поверхности продольных штоков, расположенные в продольных каналах фланца охватывающей детали, упираются в упругие элементы, установленные в тех же каналах. Соединительный элемент может дополнительно содержать разрезное кольцо, с толщиной большей ширины кольцевой канавки в охватывающей детали, выполненное из материала с прочностью большей, чем прочность материала разрезного деформируемого кольца, установленное в кольцевой канавке охватываемой детали соосно разрезному деформируемому кольцу и перед ним со стороны фланца охватывающей детали, с начальным радиальным давлением на внутреннюю боковую поверхность охватывающей детали.

Выполнение соединительного элемента в виде разрезного деформируемого кольца, устанавливаемого в совмещенных кольцевых канавках соединяемых деталей с начальным радиальным давлением на несколько пар симметрично установленных взаимно перпендикулярных штоков, позволяет производить надежное соединение двух деталей, которое может работать и при воздействии механического импульса ударного характера, т.к. соединительный элемент выполнен не из хрупкого материала.

Возможность продольного перемещения штоков вдоль каналов и расположение под углом к продольной оси соединяемых деталей сопрягаемых торцовых поверхностей штоков, один из концов которых упирается в упругий элемент, позволяет производить соединение двух деталей без доступа к ним, т.к. при соединении разрезное деформируемое кольцо, имеющее начальное радиальное давление, полностью находится в кольцевой канавке охватываемой детали. По мере совмещения кольцевых канавок торцы продольных штоков упираются в упругие элементы, передавая тем самым усилия от них через штоки на разрезное деформируемое кольцо, которое от этих усилий разжимается и входит в кольцевую канавку охватывающей детали. При упоре торца охватываемой детали во фланец охватывающей детали кольцевые канавки совмещаются и разрезное деформируемое кольцо полностью разжимается с упором поверхности фаски в коническую часть поверхности кольцевой канавки охватывающей детали и тем самым надежно соединяет обе детали.

При необходимости отделения деталей, на охватываемую деталь воздействуют усилием определенной величины, под действием которого происходит срез разрезного деформируемого кольца и разделение деталей. Отсутствие в данном соединительно-разъединительном механизме устройства, разрушающего соединительный элемент, позволяет выполнить его в относительно малых габаритах.

Наличие дополнительного разрезного кольца, выполненного из материала с прочностью большей, чем прочность материала разрезного деформируемого кольца, установленного в кольцевой канавке охватываемой детали соосно разрезному деформируемому кольцу и перед ним со стороны фланца охватывающей детали, с начальным радиальным давлением на внутреннюю боковую поверхность охватывающей детали, обеспечивает лучшие условия среза разрезного деформируемого кольца, реализуя тем самым классический случай чистого среза при разделении деталей.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг. 1 показан общий вид соединительно-разъединительного механизма;
на фиг. 2 показан вариант исполнения соединительно-разъединительного механизма с дополнительным разрезным кольцом.

Соединительно-разъединительный механизм содержит две соосно установленные детали: охватываемую деталь 1, на наружной боковой поверхности которой выполнена кольцевая канавка 2 прямоугольного профиля поперечного сечения, и охватывающую деталь 3, на внутренней боковой поверхности которой выполнена кольцевая канавка 4 несимметричного трапецеидального профиля поперечного сечения. Охватывающая деталь 3 содержит внутренний фланец 5, в который охватываемая деталь 1 упирается торцом 6. В торце 6 выполнены радиальные каналы 7, которые расположены симметрично по окружности. Радиальные каналы 7 соединены с кольцевой канавкой 2 и с пересекающимися с ними под прямым углом продольными каналами 8, выполненными в торце 6 охватываемой детали 1. Во фланце 5 охватывающей детали 3 выполнены продольные каналы 9, выходы которых совмещены с выходами продольных каналов 8, выполненными в торце 6 охватываемой детали 1. В совмещаемых канавках 2 и 4 установлен соединительный элемент, выполненный в виде разрезного деформируемого кольца 10 прямоугольного профиля поперечного сечения с фаской 11 на наружной поверхности. Разрезное деформируемое кольцо 10 установлено в совмещаемых кольцевых канавках 2 и 4 с упором поверхности фаски 11 в расположенную над ней коническую часть поверхности 12 кольцевой канавки 4 и с упором поверхности 13 кольца 10 в поверхность 14 кольцевой канавки 2. Разрезное деформируемое кольцо 10 в свободном состоянии имеет несколько меньший наружный диаметр 15, чем наружный диаметр 16 охватываемой детали 1, что обеспечивает установку его с начальным радиальным давлением на несколько пар симметрично установленных взаимно перпендикулярных штоков 17 и 18. В каждой паре радиальный шток 17 установлен в радиальном канале 7 с упором его торцовой поверхности 19 на торцовую поверхность 20 продольного штока 18, установленного частично в продольном канале 8. Штоки 17 и 18 имеют возможность перемещения каждого из них вдоль своих каналов 7 и 8. Сопрягаемые торцовые поверхности 19 и 20 штоков 17 и 18 расположены под углом к продольной оси соединяемых деталей 1 и 3. Вторые торцовые поверхности 21 штоков 18, расположенные в продольных каналах 9 фланца 5, упираются в упругие элементы 22 (в данном соединительно-разъединительном механизме - пружины), установленные в тех же каналах. Пересечение поверхности 14 кольцевой канавки 2 с наружной боковой поверхностью охватываемой детали 1 образует режущую кромку 23.

Для обеспечения лучших условий среза разрезного деформируемого кольца 10 на фиг.2 показан вариант исполнения соединительно-разъединительного механизма, который содержит дополнительно разрезное кольцо 24, выполненное из материала с прочностью большей, чем прочность материала разрезного деформируемого кольца 10. Разрезное кольцо 24 установлено в кольцевой канавке 2 детали 1 соосно разрезному деформируемому кольцу 10. Разрезное кольцо 24 в свободном состоянии имеет несколько больший наружный диаметр 25, чем внутренний диаметр 26 детали 3, что обеспечивает начальное радиальное давление на внутреннюю боковую поверхность охватывающей детали. Ширина 27 кольцевой канавки 2 в охватываемой детали 1 выполнена больше ширины 28 кольцевой канавки 4 в охватывающей детали на толщину 29 разрезного кольца 24, при этом толщина 29 разрезного кольца 24 выполнена несколько больше ширины 28 канавки 4 в охватывающей детали 3.

Соединительно-разъединительный механизм работает следующим образом. В исходном состоянии перед соединением деталей 1 и 3 разрезное деформируемое кольцо 10 расположено в кольцевой канавке 2 таким образом, что его наружный диаметр 15 не выступает за наружный диаметр 16 охватываемой детали 1. Разрезное деформируемое кольцо 10, имея начальное радиальное давление, воздействует на штоки 17, которые в свою очередь воздействуют на штоки 18 посредством поверхностей 19 и 20, выполненных под углом к продольной оси соединяемых деталей 1 и 3, при этом торцовые поверхности 21 штоков 18 максимально выступают над торцом 6 охватываемой детали 1. В процессе установки детали 1 в деталь 3 деталь 1 свободно перемещается до момента упора торцовых поверхностей 21 штоков 18 в упругие элементы 22, которые по мере перемещения охватываемой детали сжимаются и передают усилия через штоки 18 и 17 на разрезное деформируемое кольцо 10. Эти усилия разжимают разрезное деформируемое кольцо 10, увеличивая его в диаметре. В момент совмещения кольцевых канавок 2 и 4 разрезное деформируемое кольцо 10 частично выходит из канавки 2 и входит в канавку 4 за счет усилий, передаваемых от упругих элементов 22 через штоки 18 и 17, при этом упругие элементы частично разжимаются. Разрезное деформируемое кольцо 10 входит в кольцевую канавку 4 таким образом, что при его разжатии поверхность фаски 11 разрезного деформируемого кольца упирается в коническую часть поверхности 12, обеспечивая при этом поджатие торца 6 детали 1 во внутренний фланец 5 детали 3, и тем самым обеспечивается надежное соединение деталей 1 и 3.

При необходимости отделения одной детали от другой на охватываемую деталь 1 воздействуют усилием определенной величины, под действием которого происходит срез разрезного деформируемого кольца 10 кромкой 23 охватываемой детали 1, и тем самым происходит разделение деталей 1 и 3.

В варианте исполнения соединительно-разъединительного механизма с дополнительным разрезным кольцом 24 при отделении одной детали от другой срез разрезного деформируемого кольца 10 происходит кромкой 30 кольца 24, которая соприкасается с внутренней боковой поверхностью охватывающей детали 3, и тем самым реализуется классический случай чистого среза разрезного деформируемого кольца. Выполнение толщины 29 разрезного кольца 24 несколько больше ширины 28 канавки 4 в охватывающей детали 3 обеспечивает нормальный проход кольца 24 при прохождении канавки 4 в процессе соединения деталей 1 и 3.

Выбор размеров кольцевых канавок, разрезного деформируемого кольца и разрезного кольца, штоков, а также материалов, из которых они изготовляются, определяется расчетно-экспериментальным путем в зависимости от нагрузок, для которых проектируется соединительно-разъединительный механизм.

Использование предлагаемого соединительно-разъединительного механизма позволит:
1) обеспечить работу соединительно-разъединительного механизма в условиях воздействия на него механического импульса ударного характера;
2) обеспечить соединение двух деталей без доступа к стыку;
3) выполнить конструкцию его в относительно малых габаритах.

Источники информации.

1. Заявка Японии N 58-53208, МПК F 16 B 21/18, 1983 г.

2. Патент США N 4 627 355, МПК4 F 42 B 15/10, 1986 г.

Соединительно-разъединительный механизм относится к области машиностроения и предназначен для соединения деталей. Соединительно-разъединительный механизм содержит две соосно установленные детали, соединительный элемент, выполненный в виде разрезного деформируемого кольца, размещенного в совмещенных кольцевых канавках с начальным радиальным давлением на несколько пар симметрично установленных взаимно перпендикулярных штоков. В каждой паре радиальный шток установлен с возможностью перемещения в радиальном канале с упором на торцовую поверхность продольного штока, установленного частично в продольном канале торца охватываемой детали с возможностью перемещения. Вторые торцовые поверхности каждого продольного штока упираются в упругие элементы, установленные в каналах охватываемой детали. В кольцевой канавке охватываемой детали соосно разрезному деформируемому кольцу и перед ним может быть установлено разрезное кольцо, выполненное из материала с прочностью большей, чем прочность материала разрезного деформируемого кольца. Изобретение позволяет обеспечить соединение-разъединение деталей без доступа к стыку и воспринимать ударные нагрузки. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Соединительно-разъединительный механизм, содержащий две соосно установленные детали, соединительный элемент, размещенный в совмещенных кольцевых канавках, выполненных на граничных поверхностях соединяемых деталей, отличающийся тем, что одна из кольцевых канавок выполнена на наружной боковой поверхности охватываемой детали и имеет прямоугольный профиль поперечного сечения, другая выполнена на внутренней боковой поверхности охватывающей детали, охватывающая деталь содержит внутренний фланец, в который охватываемая деталь упирается торцом, в котором симметрично расположены радиальные каналы, соединенные с одной стороны с кольцевой канавкой на охватываемой детали, с другой стороны - с пересекающимися с ними под прямым углом продольными каналами, выходы продольных каналов в торце охватываемой и во фланце охватывающей деталей совмещены, соединительный элемент выполнен в виде разрезного деформируемого кольца, имеющего прямоугольный профиль поперечного сечения с фаской на наружной поверхности, установлен в совмещаемых кольцевых канавках соединяемых деталей с упором поверхностью фаски в расположенную над ней коническую часть поверхности кольцевой канавки, выполненной в охватывающей детали, с начальным радиальным давлением на несколько пар симметрично установленных взаимно перпендикулярных штоков, при этом в каждой паре радиальный шток установлен с возможностью перемещения в радиальном канале с упором на торцовую поверхность продольного штока, установленного частично в продольном канале торца охватываемой детали с возможностью перемещения его вдоль продольных каналов, сопрягаемые одна с другой торцовые поверхности штоков расположены под углом к продольной оси соединяемых деталей, вторые торцовые поверхности каждого продольного штока, расположенные в продольных каналах фланца охватывающей детали, упираются в упругие элементы, установленные в тех же каналах. 2. Соединительно-разъединительный механизм по п.1, отличающийся тем, что соединительный элемент дополнительно содержит разрезное кольцо с толщиной, большей ширины кольцевой канавки в охватывающей детали, выполненное из материала с прочностью большей, чем прочность материала разрезного деформируемого кольца, установленное в кольцевой канавке охватываемой детали соосно разрезному деформируемому кольцу и перед ним со стороны фланца охватывающей детали, с начальным радиальным давлением на внутреннюю боковую поверхность охватывающей детали.