СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2001 года по МПК F16B21/18 F16L19/08 F16L19/10 

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

Известно установочное приспособление [1], которым закрепляют первый элемент внутри второго 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 резьбовому соединению. Перемещающаяся втулка имеет кольцевой выступ, который может входить в образующийся между 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 замковое соединение цилиндрических деталей [2], содержащее охватываемую деталь, на наружной поверхности которой выполнена кольцевая канавка Т-образного поперечного сечения, охватывающую деталь, на внутренней поверхности которой выполнена канавка, имеющая гладкую некруглую форму и разрезное пружинное кольцо, снабженное выпуклыми участками дугообразной формы, которое располагается между соединяемыми деталями в согласованных канавках.

Недостатками этого замкового соединения цилиндрических деталей являются:
- наличие незначительных осевых смещений соединяемых деталей,
- наличие поворота одной из соединяемых деталей вокруг продольной оси в процессе разъединения деталей,
- необходимость приложения осевых усилий при соединении деталей.

Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемого соединительного устройства, заключается в обеспечении автономного соединения и разъединения двух деталей без доступа к стыку и без приложения осевых усилий.

Технический результат:
- обеспечение автономного соединения и разъединения двух деталей без доступа к стыку;
- исключение осевых смещений соединенных деталей;
- обеспечение разъединения двух деталей без поворота одной из соединяемых деталей вокруг продольной оси;
- обеспечение соединения двух деталей без приложения осевых усилий.

Для решения поставленной задачи предлагается соединительное устройство, содержащее цилиндрические охватывающую и охватываемую детали, на взаимообращенных поверхностях которых выполнены согласованные кольцевые канавки, стопорное разрезное упругое кольцо, размещенное в канавке охватываемой детали.

Новым в данном соединительном устройстве является то, что охватываемая и охватывающая детали выполнены с возможностью упора одна в другую, стопорное разрезное упругое кольцо выполнено с трапецеидальным поперечным сечениием и установлено с начальным радиальным давлением его конической поверхности на обращенную к ней коническую поверхность кольцевой канавки охватываемой детали. Вводится дополнительное разрезное кольцо, установленное соосно стопорному разрезному упругому кольцу в кольцевой канавке охватываемой детали между большими торцовыми поверхностями кольцевой канавки охватываемой детали и стопорного разрезного упругого кольца. Дополнительное разрезное кольцо выполнено из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ) с возможностью обеспечения при изменении его формы перемещения стопорного разрезного упругого кольца вдоль продольной оси соединяемых деталей до его упора меньшей торцовой поверхностью в торцовую поверхность кольцевой канавки охватывающей детали. Наружные диаметры стопорного разрезного упругого и дополнительного разрезного колец меньше или равны наружному диаметру боковой поверхности охватываемой детали.

Соединительное устройство может содержать второе дополнительное разрезное кольцо, установленное соосно стопорному разрезному упругому кольцу в кольцевой канавке охватываемой детали между меньшими торцовыми поверхностями кольцевой канавки охватываемой детали и стопорного разрезного упругого кольца с начальным радиальным давлением на обращенную к нему коническую поверхность кольцевой канавки охватываемой детали, выполненное из материала с ЭПФ, имеющее более высокую температуру восстановления формы чем у первого дополнительного разрезного кольца, с возможностью обеспечения перемещения стопорного разрезного упругого кольца вдоль продольной оси соединяемых деталей в направлении большей торцовой поверхности кольцевой канавки охватываемой детали до возвращения первого дополнительного разрезного кольца в первоначальную форму.

Выполнение охватываемой и охватывающей деталей с возможностью упора одна в другую позволяет фиксировать заданное место расположения соединяемых деталей и обеспечивает установку одной детали в другую без усилия.

Наличие дополнительного разрезного кольца, установленного соосно стопорному разрезному упругому кольцу в кольцевой канавке охватываемой детали между большими торцовыми поверхностями кольцевой канавки охватываемой детали и стопорного разрезного упругого кольца, выполненного из материала с ЭПФ с возможностью обеспечения при изменении его формы перемещения стопорного разрезного упругого кольца вдоль продольной оси соединяемых деталей до его упора меньшей торцовой поверхностью в торцовую поверхность кольцевой канавки охватываемой детали позволяет производить надежное соединение двух деталей без доступа к стыку и исключать осевые смещения соединенных деталей.

Выполнение стопорного разрезного упругого кольца с трапецеидальным поперечным сечением и установка с начальным радиальным давлением его конической поверхности на обращенную к ней коническую поверхность кольцевой канавки охватываемой детали, а также выполнение наружных диаметров стопорного разрезного упругого и дополнительного разрезного колец меньше или равными наружному диаметру боковой поверхности охватываемой детали позволяет производить соединение двух деталей без доступа к ним, т.к. в процессе соединения стопорное разрезное упругое кольцо и дополнительное разрезное кольцо полностью находятся в кольцевой канавке охватываемой детали.

При нагреве дополнительного разрезного кольца из материала с ЭПФ до температуры восстановления формы, оно изменяет свою форму и за счет этого перемещает стопорное разрезное упругое кольцо по конической поверхности кольцевой канавки охватываемой детали вдоль продольной оси соединяемых деталей до упора меньшей торцовой поверхностью в торцовую поверхность кольцевой канавки охватывающей детали и тем самым надежно соединяет обе детали.

При наличии второго дополнительного разрезного кольца, установленного соосно стопорному разрезному упругому кольцу в кольцевой канавке охватываемой детали между меньшими торцовыми поверхностями кольцевой канавки охватываемой детали и стопорного разрезного упругого кольца с начальным радиальным давлением на обращенную к нему коническую поверхность кольцевой канавки охватываемой детали, выполненного из материала с ЭПФ, имеющего более высокую температуру восстановления формы по отношению к первому дополнительному разрезному кольцу, с возможностью обеспечения перемещения стопорного разрезного упругого кольца вдоль продольной оси соединяемых деталей в направлении большей торцовой поверхности кольцевой канавки охватываемой детали до возвращения первого дополнительного кольца в первоначальную форму, позволяет производить разъединение деталей без доступа к стыку.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
- на фиг. 1 показан общий вид соединительного устройства до соединения деталей,
- на фиг. 2 показан общий вид соединительного устройства после соединения деталей,
- на фиг. 3 показан общий вид дополнительного разрезного кольца из материала с ЭПФ после воздействия на него температуры восстановления формы,
- на фиг. 4 показано сечение дополнительного разрезного кольца из материала с ЭПФ после воздействия на него температуры восстановления формы,
- на фиг. 5 показан вариант исполнения соединительного устройства со вторым дополнительным разрезным кольцом из материала с ЭПФ до соединения деталей,
- на фиг. 6 показан вариант исполнения соединительного устройства со вторым дополнительным разрезным кольцом из материала с ЭПФ после соединения деталей,
- на фиг. 7 показан вариант исполнения соединительного устройства со вторым дополнительным разрезным кольцом из материала с ЭПФ после разъединения деталей.

Соединительное устройство содержит две соосно установленные детали: охватывающую деталь 1, на внутренней боковой поверхности которой выполнена кольцевая канавка 2, и охватываемую деталь 3, на наружной боковой поверхности которой выполнена кольцевая канавка 4 с трапецеидальным поперечным сечением, согласованная с кольцевой канавкой 2. Охватывающая деталь 1 упирается в охватываемую деталь 3 по стыку 5. В кольцевой канавке 4 установлено стопорное разрезное упругое кольцо 6 с трапецеидальным поперечным сечением с начальным радиальным давлением его конической поверхности 7 на обращенную к ней коническую поверхность 8 кольцевой канавки 4 охватываемой детали 3. Соосно стопорному разрезному упругому кольцу 6 в кольцевой канавке 4 охватываемой детали 3 между большими торцовыми поверхностями 9 и 10 кольцевой канавки 4 и стопорного разрезного упругого кольца 6 соответственно, установлено дополнительное разрезное кольцо 11, выполненное из материала с ЭПФ с возможностью обеспечения при изменении его формы перемещения стопорного разрезного упругого кольца 6 вдоль продольной оси соединяемых деталей 1 и 3 до его упора меньшей торцовой поверхностью 12 в торцовую поверхность 13 кольцевой канавки 2 охватывающей детали 1. Наружные диаметры 14 и 15 стопорного разрезного упругого 6 и дополнительного разрезного 11 колец выполнены в данном случае меньше наружного диаметра 16 боковой поверхности охватываемой детали 3. Для предотвращения выступания диаметра 15 дополнительного разрезного кольца 11 за диаметр 16 наружной боковой поверхности охватываемой детали 3 на стопорном разрезном упругом кольце 6 в данном примере выполнен кольцевой выступ 17.

Для обеспечения разъединения деталей на фиг. 5, 6, 7 показан вариант исполнения соединительного устройства, который содержит второе дополнительное разрезное кольцо 18. Второе дополнительное разрезное кольцо 18 установлено в кольцевой канавке 4 охватываемой детали 3 между меньшими торцовыми поверхностями 19 и 12 кольцевой канавки 4 охватываемой детали 3 и стопорного разрезного упругого кольца 6 соответственно, с начальным радиальным давлением на обращенную к нему коническую поверхность 8 кольцевой канавки 4 охватываемой детали 3. Второе дополнительное разрезное кольцо 18 выполнено из материала с ЭПФ и имеет более высокую температуру восстановления формы, чем первое дополнительное разрезное кольцо 11. Материал и размеры второго дополнительного разрезного кольца выбраны таким образом, что обеспечивают перемещение стопорного разрезного упругого кольца 6 вдоль продольной оси соединяемых деталей 1 и 3 в направлении большей торцовой поверхности 9 охватываемой детали 3 до возвращения первого дополнительного разрезного кольца 11 в первоначальную форму.

Соединительное устройство работает следующим образом. В исходном состоянии перед соединением деталей 1 и 3 стопорное разрезное упругое кольцо 6 и дополнительное разрезное кольцо 11 расположены в кольцевой канавке 4 таким образом, что их наружные диаметры 14 и 15 не выступают за диаметр 16 наружной боковой поверхности охватываемой детали 3. В таком состоянии охватываемая деталь 3 свободно входит в охватывающую деталь 1 до их взаимного соприкосновения по стыку 5. При нагреве дополнительного разрезного кольца 11, из материала с ЭПФ, до температуры восстановления формы за счет источника тепла (внутреннего или внешнего) оно изменяет свою первоначальную форму (в данном примере плоскую) на волнистообразную форму, как показано на фиг. 3 и 4 и, упираясь вершинами волн с одной стороны в большую торцовую поверхность 9 кольцевой канавки 4, а с другой в стопорное разрезное упругое кольцо 6, перемещает его по конической поверхности 8 кольцевой канавки 4 охватываемой детали 3 вдоль продольной оси соединяемых деталей 1 и 3 до упора меньшей торцовой поверхностью 12 в торцовую поверхность 13 кольцевой канавки 2 охватывающей детали 1, обеспечивая тем самым надежное соединение деталей 1 и 3.

В варианте исполнения соединительного устройства со вторым дополнительным разрезным кольцом из материала с ЭПФ соединение деталей происходит аналогично приведенному выше примеру. При необходимости отделения одной детали от другой, нагревают второе дополнительное разрезное кольцо 18 до температуры восстановления формы за счет источника тепла (внутреннего или внешнего), при которой оно изменяет свою первоначальную форму (в данном примере плоскую) на волнистообразную форму и, упираясь вершинами волн с одной стороны в меньшую торцовую поверхность 19 кольцевой канавки 4, а с другой в стопорное разрезное упругое кольцо 6, перемещает его по конической поверхности 8 вдоль продольной оси соединяемых деталей 1 и 3, в направлении большей торцовой поверхности 9 кольцевой канавки охватываемой детали, деформируя первое дополнительное разрезное кольцо 11, превращая его из волнистообразного в плоское. В процессе перемещения по конической поверхности 8 стопорное разрезное упругое кольцо 6, имеющее начальное радиальное давление на эту поверхность, сжимается и уменьшается в диаметре. Когда наружный диаметр 14 стопорного разрезного упругого кольца 6 будет равен или меньше наружного диаметра 16 произойдет разделение деталей 1 и 3.

Использование предлагаемого соединительного устройства позволит:
- обеспечить автономное соединение и разъединение двух деталей без доступа к стыку;
- исключить осевые смещения соединенных деталей;
- обеспечить автономное разъединение двух деталей без поворота одной из них вокруг продольной оси;
- обеспечить соединение двух деталей без приложения осевых усилий.

Источники информации
1. Заявка Японии N 58-53208, МПК F 16 B 21/18, опубл. 28.11.83.

2. Авторское свидетельство СССР N 1670207, МПК5 F 16 В 21/18, опубл. 15.08.91, бюл. N 30у

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к соединительно-разъединительным устройствам. Соединительное устройство содержит охватывающую и охватываемую цилиндрические детали, на взаимообращенных поверхностях которых выполнены кольцевые канавки, стопорное разрезное упругое кольцо и дополнительное разрезное кольцо из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ). В данном устройстве детали выполнены с возможностью упора одна в другую, стопорное разрезное упругое кольцо установлено с начальным радиальным давлением на обращенную к ней поверхность кольцевой канавки охватываемой детали. Вводится дополнительное разрезное кольцо из материала с ЭПФ, с возможностью обеспечения при изменении его формы перемещения стопорного кольца вдоль продольной оси деталей. Устройство может содержать второе дополнительное разрезное кольцо из материала с ЭПФ с возможностью обеспечения перемещения стопорного разрезного упругого кольца до возвращения первого дополнительного разрезного кольца в первоначальную форму. В результате обеспечивается соединение и разъединение деталей без доступа к стыку и без приложения осевых усилий, исключаются осевые смещения соединяемых деталей, обеспечивается разъединение деталей без поворота одной из деталей вокруг оси. 1 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Соединительное устройство, содержащее цилиндрические охватывающую и охватываемую детали, на взаимообращенных поверхностях которых выполнены согласованные кольцевые канавки, стопорное разрезное упругое кольцо, размещенное в кольцевой канавке охватываемой детали, отличающееся тем, что охватываемая и охватывающая детали выполнены с возможностью упора одна в другую, стопорное разрезное упругое кольцо выполнено с трапецеидальным поперечным сечением и установлено с начальным радиальным давлением его конической поверхности на обращенную к ней коническую поверхность кольцевой канавки охватываемой детали, при этом соединительное устройство также содержит дополнительное разрезное кольцо, которое установлено соосно стопорному разрезному упругому кольцу в кольцевой канавке охватываемой детали между большими торцовыми поверхностями кольцевой канавки охватываемой детали и стопорного разрезного упругого кольца и выполнено из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ) с возможностью обеспечения при изменении его формы перемещения стопорного разрезного упругого кольца вдоль продольной оси соединяемых деталей до его упора меньшей торцовой поверхностью в торцовую поверхность кольцевой канавки охватывающей детали, причем наружные диаметры стопорного разрезного упругого и дополнительного разрезного колец меньше или равны наружному диаметру боковой поверхности охватываемой детали. 2. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит второе дополнительное разрезное кольцо, установленное соосно стопорному разрезному упругому кольцу в кольцевой канавке охватываемой детали между меньшими торцовыми поверхностями кольцевой канавки охватываемой детали и стопорного разрезного упругого кольца с начальным радиальным давлением на обращенную к нему коническую поверхность кольцевой канавки охватываемой детали, выполненное из материала с ЭПФ с температурой восстановления формы более высокой чем у первого дополнительного разрезного кольца, с возможностью обеспечения перемещения стопорного разрезного упругого кольца вдоль продольной оси соединяемых деталей в направлении большей торцовой поверхности кольцевой канавки охватываемой детали до возвращения первого дополнительного разрезного кольца в первоначальную форму.