РЫЧАЖНЫЙ ФИКСАТОР Российский патент 2021 года по МПК B64G1/64 

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, в частности к космической отрасли, а именно к механизмам для удержания трансформируемых механических систем космических аппаратов (КА) в транспортировочном положении.

Известно устройство «Автосцепка железнодорожного вагона» (патент RU №2227103С2, B61G3/12, 06.06.2002). Механизм устройства выполнен таким образом, что при подходе ответной сцепки, замок и замкодержатель утапливаются в корпус, а после зацепа автосцепки автоматически запирают сцепку. При этом предохранитель надежно фиксирует сцепку от самопроизвольного расцепления.

Недостатки данной конструкции заключаются в том, что для утапливания (взведения) механизма сцепки необходимо приложить начальную нагрузку, а также сам механизм неспособен совершать работу по «затягиванию» стыкуемого объекта.

Известен рычажный замок для удержания и последующего освобождения отделяемых в процессе эксплуатации деталей конструкций (патент RU № 2267450С2), в состав которого входит кронштейн с основанием, поворотный рычаг, стягивающий элемент, крепежный элемент и пружина растяжения. При этом основание закреплено на одном отделяемом элементе, а стягивающий элемент – на другом, рычаг установлен на кронштейне, а крепежный элемент – на стягивающем элементе. Замок снабжен дополнительным поворотным рычагом, установленным на кронштейне, и звеном, кинематически связывающим одни плечи обоих рычагов. Пружина одним концом зафиксирована на кронштейне, а другим в месте соединения одного плеча рычага с указанным звеном. Рычаги установлены на основании кронштейна, а резьбовая часть одного конца стягивающего элемента - непосредственно в другом отделяемом элементе. Крепежный элемент установлен на резьбовой части другого конца стягивающего элемента и имеет возможность контакта с двумя другими плечами рычагов. Контактирующие поверхности крепежного элемента и двух других плеч рычагов могут быть выполнены сферическими. Данное устройство принято за прототип заявленного изобретения.

Недостатками прототипа являются низкие эксплуатационные качества и надежность устройства, обусловленные следующими проблемами:

– усилие перемещения плечей снижается, т.к. усилие пружины снижается в конце хода;

– все контактирующие поверхности выполнены по принципу трение-скольжение;

– пружина установлена только с одной стороны от звена.

Для заявленного устройства выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: рычажный фиксатор, содержащий кронштейн с основанием, закрепляемые на одном фиксируемом элементе, рычаг, установленный на кронштейне с возможностью поворота, стягивающий элемент, установленный на другом фиксируемом элементе, одной пружины, закрепленной одним из концов к основанию, дополнительный рычаг, установленный на кронштейне с возможностью поворота.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение заключается в повышении эксплуатационных качеств и надежности устройства.

Поставленная проблема решаются за счет того, что конструкция рычажного фиксатора, содержащего кронштейн с основанием, закрепляемые на одном фиксируемом элементе; рычаг, установленный на кронштейне с возможностью поворота; стягивающий элемент, установленный на другом фиксируемом элементе; по меньшей мере одну пружину, прикрепленную одним концом к основанию; дополнительный рычаг, установленный на кронштейне с возможностью поворота, отличается от прототипа тем, что между рычагом и основанием установлены два звена, соединенных друг с другом при помощи первой оси, причем первое звено соединено второй осью с рычагом, второе звено – третьей осью с основанием. При этом пружина закреплена одним концом за первую ось, рычаг находится в контакте с дополнительным рычагом через ролик, а основание имеет ось для зацепления стягивающего элемента. В примере исполнения в конструкции могут быть применены 2 пружины, причем они установлены симметрично относительно рычага.

Изобретение поясняется чертежами:

Фиг. 1 – Взведенное положение рычажного фиксатора;

Фиг. 2 – Общий вид рычажного фиксатора в процессе срабатывания.

Рычажный фиксатор содержит основание 1, кронштейн 2, рычаг 3, два звена 4, дополнительный рычаг 5, оси 6, 11. В движение механизм приводится по меньшей мере одной пружиной 7 (или двумя пружинами, расположенными симметрично относительно звеньев).

Основание 1 и кронштейн 2 закрепляются совместно к одному фиксируемому элементу 8, например, винтами. Рычаг 3, закрепляется с возможностью поворота осью 11 в кронштейне 2. Рычаг 3 предназначен для воздействия на стягивающий элемент 9. Для создания необходимого усилия воздействия рычагом 3 на стягивающий элемент 9, который установлен на втором фиксируемом элементе 12, между кронштейном 2 и рычагом 3 установлены два звена 4₁ и 4₂, которые соединены осью 6₁ между собой, осью 6₃ – с кронштейном 2, осью 6₂ – с рычагом 3. Данные звенья 4₁ и 4₂ имеют возможность складываться между собой, образуя систему «подкос». К оси 6₁, установленной между двумя звеньями 4₁ и 4₂ одним концом фиксируются пружины 7 (по меньшей мере одна). Вторым концом пружины 7 фиксируются за кронштейн 2, создавая усилие, от которого звенья 4₁ и 4₂ раскладываются и в конечной точке движения все три оси 6₁, 6₂, 6₃, соединяющие звенья 4₁ и 4₂, устанавливаются в одной плоскости (работа системы «подкос). За счет разворота звеньев 4₁ и 4₂ система меняется вектор приложения нагрузки P, за счет чего плечо L воздействия на рычаг 3 увеличивается (см. фиг.1 и фиг.2). Таким образом, падение усилия пружин 7 компенсируется увеличением плеча L, а момент M, который воздействует на рычаг 3 остается примерно постоянным на всем ходе рычага 3. В конце хода момент резко увеличивается (теоретически до бесконечности) из-за выпрямления звеньев 4₁ и 4₂ в одну прямую. Также пружины 7 установлены симметрично звеньев 4₁ и 4₂, что исключает перекос подвижных деталей в одну из сторон и, как следствие, повышения сопротивлений между подвижными деталями.

Дополнительный рычаг 5 фиксирует все устройство во взведенном положении и перемещаясь от воздействия стягивающего элемента 9, инициирует срабатывание рычажного фиксатора. Дополнительный рычаг 5 устанавливается на кронштейне 2 при помощи оси 14. Для уменьшения усилия перемещения дополнительного рычага 5 контакт с рычагом 3 происходит через ролик 10.

Основание 1 содержит в конструкции ось 13, которая служит для зацепления со стягивающим элементом 9.

Работа рычажного фиксатора происходит следующим образом. Во взведенном положении два звена 4₁ и 4₂ находятся в сложенном положении, пружины 7 растянуты. Рычаг 3 фиксируется дополнительным рычагом 5. При приближении второго фиксируемого элемента 12 происходит перемещение стягивающего элемента 9, при этом стягивающий элемент 9 начинает воздействовать на дополнительный рычаг 5, поворачивая его, при этом дополнительный рычаг 5 скатывается с площадки А рычага 3 и освобождает его. Под воздействием пружин 7 звенья 4₁ и 4₂ начинают раскладываться. За счет разворота звеньев 4₁ и 4₂ меняется направление вектора нагрузки P на рычаг 3, увеличивая плечо L и компенсируя падение усилия в пружинах 7. Таким образом, момент М, воздействующий на рычаг 3, остается примерно постоянным по всей траектории движения рычага 3. Перемещаясь, рычаг 3 входит в контакт со стягивающим элементом 9, проталкивая его и зацепляя за ось 13 основания 1. В конце хода рычага 3 момент воздействия на него резко увеличивается, так как звенья 4₁ и 4₂ выпрямляются в линию. После выпрямления в линию звенья 4₁ и 4₂ фиксируют рычаг 3.

Технический эффект заключается в применении:

– системы подкоса, для компенсации потери усилия пружины и запирания зацепа в конечном положении. Пружины воздействуют на качалку при помощи двух звеньев, которые образуют систему подкос, при этом усилие создаваемое качалкой остается постоянным;

– ролика дополнительного рычага, который снижает усилие страгивания дополнительного рычага с качалки;

– пружин, установленных симметрично относительно звеньев, что исключает перекос подвижных деталей и, как следствие, снижает сопротивления перемещению подвижных деталей. Пружины воздействуют на качалку при помощи двух звеньев, при этом усилие создаваемое качалкой остается постоянным.

Изобретение относится к активирующим механизмам устройств удержания и освобождения подвижных элементов конструкции космических аппаратов. Рычажный фиксатор содержит стягивающий элемент (9), зацепляющий ось (13) фиксируемого элемента (12) при взаимодействии с рычагами (3) и (5). Рычаг (3) нагружается пружиной (7) через шарнирные звенья (4₁, 4₂) на осях (6₁, 6₂, 6₃) и фиксируется в исходном состоянии роликом (10) дополнительного рычага (5). Рычаг (3) имеет ось вращения (11), а рычаг (5) - ось вращения (14). При сближении фиксируемых элементов (8) и (12) стягивающий элемент (9) поворачивает рычаг (5), освобождая рычаг (3), который вращается под действием пружины (7) и входит в контакт с элементом (9), вводя его в зацепление с осью (13). В конце хода рычага (3) момент воздействия на него резко увеличивается, т.к. звенья (4₁, 4₂) выпрямляются в линию. В этом состоянии звенья (4₁, 4₂) фиксируют рычаг (3). Технический результат заключается в повышении эксплуатационных качеств и надежности устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Рычажный фиксатор, содержащий кронштейн с основанием, закрепляемые на одном фиксируемом элементе, рычаг, установленный на кронштейне с возможностью поворота, стягивающий элемент, установленный на другом фиксируемом элементе, по меньшей мере одну пружину, прикрепленную одним концом к основанию, дополнительный рычаг, установленный на кронштейне с возможностью поворота, отличающийся тем, что между рычагом и основанием установлены два звена, соединенных друг с другом при помощи первой оси, причем одно звено соединено второй осью с рычагом, второе - третьей осью с основанием, при этом пружина другим концом закреплена за первую ось, рычаг контактирует с дополнительным рычагом через ролик, а основание имеет четвертую ось для зацепления стягивающего элемента.

2. Рычажный фиксатор по п. 1, отличающийся тем, что в его конструкции применены две пружины, установленные симметрично относительно рычага.