ОДНОПОЛЮСНЫЙ СИЛЬНОТОЧНЫЙ РАЗЪЁМ Российский патент 2021 года по МПК H01H1/06 H01H1/38 H01R13/15 H01R24/38 H01H31/02 H01H31/26 

Заявленное изобретение «Однополюсный сильноточный разъем» (далее - «заявленное ИЗО») относится к технике высоких напряжений, в частности, к сильноточным механическим неподвижным разъемным однополюсным одноступенчатым контактам электрической цепи (линейным соединительным устройствам жестких токопроводов силовых линий электропередачи), а именно: к сильноточным электрическим разъемам с подпружиненными контакт-деталями на стороне гнезда разъема, именуемым «розеточными контактами» и применяемым преимущественно в высоковольтных выключателях с газовой или воздушной изоляцией для соединения стержневых и/или трубчатых (преимущественно цилиндрических) сильноточных токопроводов, оси которых пересекаются под углом. Эти контактные узлы (розеточные контакты) не приспособлены для коммутации (разрыва) электрической линии под токовой нагрузкой, поскольку они не имеют дугогасительного устройства («одноступенчатые» контакты).

Одна из технических проблем, требующая конструктивного решения в сильноточных разъемах, заключается в уменьшении электрического сопротивления в области механического сцепления элементов контактной пары разъема. Это сопротивление вызывает тепловой эффект Джоуля (выделение теплоты) по мере прохождения тока через контактную пару, ограничивая тем самым максимальный ток, который может быть безопасно передан через нее. Конструктивные методы снижения этого сопротивления в розеточных контактах сводятся к применению большого количества отдельных точек электрического контакта между элементами контактной пары (подвижным штырем и, как правило, призматическими контакт-деталями на стороне гнезда разъема с пружинами в них («подпружиненными»), размещенными при помощи определенных конструктивных средств по окружности в цилиндрическом отверстии в корпусе разъема и образующими неподвижный элемент контактной пары - «гнездо»), а также к обеспечению прижимного усилия соединения элементов контактной пары (далее - «контактное нажатие»).

Известен сильноточный разъем по патенту США №4111511 (см. фиг. 1 и фиг. 2) для соединения концов («первого» 1 и «второго» 2 «проводников») сильноточного токопровода в осевом направлении. Этот электрический разъем содержит стержневой или трубчатый (преимущественно цилиндрический) элемент контактной пары («штыревой элемент» 3), жестко соединенный (преимущественно посредством сварки 4) с «первым» (левым по чертежу на фиг. 1) проводником 1, и цилиндрический, полый (кольцевой, трубчатый) элемент контактной пары («гнездовой элемент» 5), жестко присоединенный (также преимущественно посредством сварки 6) ко «второму» проводнику 2. Штыревой элемент 3 и гнездовой элемент 5 изготовлены из хорошо проводящего электрический ток материала, такого как медь или алюминий. Гнездовой элемент 5 воспринимает в себя (через отверстие в нем - «гнездо») штыревой элемент 3 и имеет размещенную на его свободном конце 7 (см. фиг. 1) внутреннюю (открытую) кольцевую проточку 8 (см. фиг. 2).

Множество контакт-деталей 9 в форме неправильной прямой четырехугольной призмы со скругленными боковыми ребрами 9а (далее - «контактные пальцы 9», см. фиг. 3 и фиг. 1-2), размещены по окружности под цилиндрической поверхностью указанной кольцевой проточки 8 гнездового элемента 5 и упираются одним из их плоских торцов («задней торцевой гранью») 10 в точке 11 (см. фиг. 2) в торцевую (плоскую кольцевую) поверхность 12 этой проточки. Плоскости передней торцевой 22 и задней торцевой 10 граней контактного пальца 9 (см. фиг. 2-3) пресекаются между собой и с плоскостью нижней грани 13 контактного пальца под неравными углами, соответственно, А, В и С менее 90°, равно как и плоскости верхней 14 и нижней 13 граней контактного пальца 9 (под углом D). Боковые грани 14а контактного пальца параллельны, конгруэнтны между собой и перпендикулярны плоскостям верхней 14 и нижней 13, а также задней торцевой 10 и передней торцевой 22 граней контактного пальца. Задняя торцевая 10 и передняя торцевая 22, а также верхняя 14 и нижняя 13 грани контактного пальца являются прямоугольниками.

Каждый из контактных пальцев 9 имеет отверстие 15 (см. фиг. 2), проходящее через его боковые грани 14а, через которое продето металлическое («стабилизирующее») кольцо 16. Вдоль окружности внутренней цилиндрической поверхности в области указанной кольцевой проточки 8 гнездового элемента 5 контактные пальцы 9 нанизаны на стабилизирующее кольцо 16, как бусы на ожерелье. Концы стабилизирующего кольца 16 слегка расплющены (их обжатием) с целью предотвращения соскальзывания контактных пальцев 9. Помимо облегчения сборки разъема стабилизирующее кольцо 16, удерживая контактные пальцы 9 в непосредственной близости друг от друга, предотвращает их боковое смещение в процессе коммутации «контактного узла».

Также установленный в указанной кольцевой проточке 8 гнездового элемента 5 держатель в форме цилиндрического кольца (полученного из прямого кругового цилиндра вырезанием соосного с ним цилиндрического продольного (вдоль оси цилиндра) отверстия, далее - «кольцевой держатель 17»), дистанцированный в осевом направлении от контактных пальцев 9 (см. фиг. 2), имеет выступающий, удлиненный в осевом направлении кольцевой элемент 18, примыкающий к контактным пальцам 9 (охватывающий их снаружи). Удлиненный кольцевой элемент 18 кольцевого держателя 17 дистанцирован от поверхности указанной внутренней кольцевой проточки 8 гнездового элемента 5 и образует с ней кольцевой объем 19, расположенный между ними.

«Упругие (пружинящие) конструктивные элементы» 20 (преимущественно витые пружины - см. фиг. 2) расположены между контактными пальцами 9 и кольцевым держателем 17 (жестко закреплены в посадочных пазах («седлах») 21 в передней торцевой грани 22 контактных пальцев 9 запрессовкой и при помощи «эластичного клея» - в кольцевой проточке («канале») 23 во внутренней торцевой поверхности 24 кольцевого держателя 17) и действуют на каждый из контактных пальцев 9 по линии 25, смещенной относительно точки упора 11 каждого контактного пальца 9 его задней торцевой гранью 10 в торцевую (плоскую кольцевую) поверхность 12 кольцевой проточки 8 гнездового элемента 5. Следствием последней конструктивной особенности является то, что прижимная сила (контактное нажатие) имеет радиальную и осевую составляющие: радиальная составляющая в точке контакта 26 обеспечивает контактное нажатие между контактными пальцами 9 и штыревым элементом 3, а осевая составляющая в точке контакта 11 создает контактное нажатие между контактными пальцами 9 и гнездовым элементом 5. При изменении смещения между линией действия 25 силы реакции пружины 20 и точкой контакта 11 величина долевого контактного нажатия (в указанных точках 11 и 26) может настраиваться по желанию.

Разъем по вышеуказанному патенту США содержит также конструктивные элементы («средства нагрузки»), которые соединены с корпусом гнездового элемента 5 и физически контактируют с кольцевым держателем 17 для обеспечения «нагрузки» (взведения) пружин 20 с целью создания прижимной силы на контактные пальцы 9. «Средства нагрузки» включают (см. фиг. 2): кольцевой стопор (фиксатор) 27, который жестко закреплен на конце гнездового элемента 5 (на фиг. 2 - посредством сварки 28), стопорное кольцо 29, размещенное внутри кольцевой проточки 8 в качестве промежуточного звена между кольцевым держателем 17 и кольцевым стопором 27 (на фиг. 2 изображено выполненным заодно с кольцевым стопором 27 и жестко соединенным с гнездовым элементом 5 посредством сварки), а также множество опорных элементов 30, которые применены для предотвращения чрезмерной поперечной силовой нагрузки на контактные пальцы 9 от штыревого элемента 3. Независимо от того, сколько опорных элементов 30 применяется, согласно описанию к вышеуказанному патенту США, контактный узел работает удовлетворительно уже при трех отдельных опорных элементах 30, установленных на стопорное кольцо 29.

Контактный узел по вышеуказанному патенту США предусмотрен также для решения технической проблемы компенсации несоосности (осевого пересечения, перекрещивания или параллельного смещения осей) двух секций («электрических проводников») 1 и 2 сильноточного (стержневого или трубчатого) токопровода. Эта проблема особенно критична для соединителей шинопроводов с газовой или воздушной изоляцией, в которых каждая секция линии может быть до 60 футов (свыше 18 м) в длину, а подвижность таких секций (в радиальном направлении) для обеспечения точной соосности проводников в месте разъема минимальна.

Кольцевой объем 19 сконструирован таким образом (см. фиг. 1), что любая непараллельность осей проводников 1 и 2 может быть компенсирована внутри этого объема. Несоосность положения штыревого элемента 3 внутри гнездового элемента 5 вызывает радиальное смещение стабилизирующего кольца 16 контактных пальцев 9 и кольцевого держателя 17 в направлении компенсации этой несоосности, при этом кольцевой объем 19 становится меньше на стороне смещения (осей проводников) и больше - на противоположной стороне. Радиальная сила, приложенная к кольцевому держателю 17 и контактным пальцам 9 вследствие осевого рассогласования, достаточна для перемещения точки контакта 11 между контактными пальцами 9 и гнездовым элементом 5 радиально наружу на расстояние, необходимое для компенсации рассогласования, не превышающее по сути радиальной глубины кольцевого объема 19.

Из чертежа на фиг. 1 видно, что гнездовой элемент 5 имеет конструктивную часть 31 с конической внутренней поверхностью, диаметр которой в общем случае расширяется в направлении от точки сопряжения с контактными пальцами 9 к проводнику 2, на котором он (гнездовой элемент) закреплен. Такая форма с постепенно расширяющимся диаметром поверхности гнездового элемента обеспечивает компенсацию углового рассогласования между проводниками 1 и 2. Эта коническая часть позволяет ввести штырь 3 в гнездовой элемент 5 под углом, что, согласно описанию к вышеуказанному патенту США, не было бы возможно без конической внутренней поверхности конструктивной части 31.

Кроме указанных частей контактный узел по вышеуказанному патенту США (аналог заявленного ИЗО) имеет экранирующее приспособление в форме электропроводного трубчатого экрана («рукава»). Экранирующий «рукав» 32 (см. фиг. 1) на одном (левом по чертежу) его конце зацеплен с проводником 1 при помощи подпружиненных радиальных фиксаторов 33, а с противоположной стороны - с гнездовым элементом 5 посредством скользящего грязеудаляющего сальника (уплотнения) 34, закрепленного в кольцевом пазе. Грязеудаляющий сальник 34 удерживает экранирующий «рукав» 32 в его положении охвата гнездового элемента 5, допуская скольжение (осевое перемещение) гнездового элемента 5 относительно экранирующего рукава 32. Экранирующий рукав 32 сохраняет таким образом его положение соединения с проводником 1 и с гнездовым элементом 5, компенсируя перемещение гнездового элемента 5 относительно штыревого элемента 3 и проводника 1.

Недостатками конструкции указанного аналога заявленного ИЗО является относительно сложная конструкция узла сопряжения элементов контактной пары и конструктивная направленность на обеспечение соединения частей (секций) сильноточного (стержневого или трубчатого) токопровода (шинопровода) в осевом направлении и, соответственно, на решение технической проблемы компенсации существенной несоосности этих секций. Последняя проблема не имеет значения для области применения заявленного ИЗО («разъемы, применяемые преимущественно в высоковольтных выключателях с газовой или воздушной изоляцией для электрического соединения стержневых и/или трубчатых (преимущественно цилиндрических) сильноточных токопроводов, оси которых пересекаются под углом»).

Известен также сильноточный разъем («контакт») по патенту США №4501466 (см. фиг. 4-8), наиболее близкий по конструкции к заявленному ИЗО (прототип заявленного ИЗО). Согласно «предпочтительному» варианту конструктивного исполнения этого изобретения, разъем включает подвижной цилиндрический центральный проводник («штырь») 35 и взаимодействующее с ним «гнездо» 36. Когда штырь 35 введен в внутрь гнезда 36, внешняя рабочая поверхность штыря 35 образует электрический контакт (механическое сцепление) с множеством «контактных пальцев» (контакт-деталей) 37, размещенных по окружности на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 38 гнезда 36 (основания гнезда в форме цилиндрического кольца с внутренней открытой кольцевой проточкой 39 на конце, взаимодействующем со штырем 35 - см. фиг. 5). Контактные пальцы 37 прижаты к торцевой (плоской кольцевой) контактной поверхности 40 кольцевой проточки 39 множеством спиральных (витых) пружин 41, каждая из которых жестко закреплена одним из ее концов на соответствующем контактном пальце 37 (запрессована в посадочном пазе («седле») 42 в передней торцевой грани 43 контактного пальца 37). Противоположные концы пружин 41 уперты (посажены) в кольцевой паз («канал») 44 металлического «кольцевого держателя» 45, установленного в кольцевую проточку 39 перед контактными пальцами 37 с возможностью перемещения в осевом направлении, и закреплены в кольцевом пазе 44 эластичным клеем.

Контактные пальцы 37 имеют исходную Форму неправильной прямой четырехугольной призмы (основания которой 47 являются боковыми поверхностями этих контакт-деталей), идентичную исходной форме контактных пальцев 9 аналога заявленного ИЗО (см. фиг. 3). Каждый из контактных пальцев 37 (см. фиг. 5) имеет заднюю 46 и переднюю 43 торцевые грани (плоскости), нижнюю 48 и верхнюю 49 грани (также плоскости), а также плоские боковые грани 47 (см. фиг. 7 и фиг. 3). Плоскости передней торцевой 43 и задней торцевой 46 граней контактного пальца 37 пресекаются между собой и с плоскостью нижней грани 48 контактного пальца под неравными углами (см. фиг. 3), соответственно, А, В и С менее 90°, равно как и плоскости верхней 49 и нижней 48 граней контактного пальца 37 (под углом D). Боковые грани 47 (см. фиг. 7 и фиг. 3) контактного пальца 37 параллельны и конгруэнтны между собой и перпендикулярны плоскостям верхней 49 и нижней 48, а также задней торцевой 46 и передней торцевой 43 граней контактного пальца. Задняя торцевая 46 и передняя торцевая 43, а также верхняя 49 и нижняя 48 грани исходной Формы контактного пальца 37 являются прямоугольниками. Отдельные кромки исходной формы контактных пальцев 37 (боковые ребра 49а исходного шестигранника, перпендикулярные основаниям призмы - см. фиг. 3) скруглены (см. фиг. 5 и фиг. 8).

Каждый из контактных пальцев 37 имеет отверстие 50 (см. фиг. 5), через которое продето металлическое стабилизирующее кольцо 51. Конструкция и назначение стабилизирующего кольца 51 идентичны конструкции и назначению стабилизирующего кольца 16 в аналоге заявленного ИЗО (см. выше абзац 2 на с. 3). Положение (ориентация) стабилизирующего кольца 51 отражено на чертеже фиг. 7.

Сила пружин 41 (см. фиг. 5) вынуждает контактные пальцы 37 упираться в корпус 38 в точках контакта 52 и 53 (в рабочем положении разъема). Как можно видеть (на чертеже фиг. 5), точка опоры 52 смещена относительно линии действия 54 силы пружины 41. Это влечет разложение реакции сжатия (силы распрямления) пружины 41 на составляющую, параллельную направлению относительного перемещения штыря 35 и гнезда 36 (в осевом направлении), и на составляющую, перпендикулярную этому направлению. Контактное нажатие, таким образом, поддерживается между скругленной частью поверхности контактных пальцев 37 и корпусом 38 в точках 52 и 53 (по линии), и в точке 55 - между скругленной частью поверхности контактных пальцев 37 и рабочей поверхностью штыря 35. При изменении смещения Е между линией действия 54 пружины 41 и точкой контакта 52 величина долевого контактного нажатия в указанных точках 52 и 55 может настраиваться по желанию.

На внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса 38 гнезда 36 (на поверхность кольцевой проточки 39) установлено также стопорное (фиксирующее, удерживающее) кольцо 56 (дистанцировано в осевом направлении от контактных пальцев 37, далее - «стопорное кольцо 56»), которое закреплено в этом положении винтами 57 (см. фиг. 4), образуя часть внутренней поверхности гнезда 36. Регулировочные винты 58 ввинчены (в осевом направлении) в стопорное кольцо 56 и подпирают кольцевой держатель 45, «нагружая» (сжимая) пружины 41 с целью создания требуемой прижимной силы (пружин) на контактные пальцы 37.

Стенки 59 и 60 кольцевого паза 44 (кольцевого держателя 45, см. фиг. 5-6) направлены под наклоном к оси (симметрии) 64 пружины 41. Согласно описанию к патенту на разъем-прототип заявленного ИЗО, этим обеспечивается два преимущества (см. фиг. 6): нижний (меньший) угол наклона F «облегчает сборку контактного устройства»; верхний угол G позволяет пружине 41 слегка прогнуться, когда центральный проводник 35 выдвинут (выведен из зацепления с гнездом 36), что позволяет контакту 37 (контактным пальцам) переместиться вверх (см., например, фиг. 8). Внутренний диаметр кольцевого держателя 45 немного больше внешнего диаметра штыря 35 (см. фиг. 5), вследствие чего надлежащее зацепление штыря 35 и гнезда 36 возможно не только при незначительном (параллельном) смещении их осей (друг относительно друга), но и при незначительном осевом перекосе между ними, то есть при некоторой степени непараллельности между осями (симметрии) штыря 35 и гнезда 36. При наклонной стенке 60 кольцевого паза 44 допускается «внутреннее перемещение контактных пальцев 37» (?). (Например, «при угле G, равном 13°, оси штыря 35 и гнезда 36 могут быть скрещены под углом аж 3°»).

Из чертежа на фиг. 5 (и только из чертежа) также следует, что внутренние рабочие поверхности кольцевого держателя 45 и стопорного кольца 56 образуют коническую рабочую поверхность гнезда 36, а цилиндрический штырь 35 имеет коническую фаску, что также облегчает введение штыря 35 в гнездо 36, если они проявляют несоосность.

Для создания нагрузки (нажатия) на пружины 41 могут быть применены различные альтернативные конструктивные «средства нагрузки». В качестве варианта в описании и приложениях к патенту на разъем-прототип заявленного ИЗО указывается на конструктивный элемент 61 (см. фиг. 8), объединяющий в себе функции вышеуказанных кольцевого держателя 45 и стопорного кольца 56. Кольцевой паз («канал») 44 (см. фиг. 5) и винты 57 (см. фиг. 4) включены в состав этого единого конструктивного элемента 61 (см. фиг. 8).

Одним из недостатков конструкции прототипа заявленного ИЗО является его сложность в части средств позиционирования (фиксации) контакт-деталей («контактных пальцев» 37) в гнезде 36 разъема, т.е. в кольцевой проточке 39, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 38 гнезда 36 и открытой на торце корпуса 38, взаимодействующем со штырем 35 (см. фиг. 4-5). Эта сложность обусловлена наличием в конструкции прототипа семи конструктивных элементов фиксации указанных контакт-деталей, усложняющих без необходимости конструкцию разъема (см. фиг. 5 и фиг. 6), а именно: стабилизирующего кольца 51, требующего отверстий 50 в контактных пальцах 37 и насаживания последних на это кольцо при монтаже; статичного в радиальном направлении кольцевого держателя 45 с наклонными стенками 59 и 60 кольцевого паза 44 (наклонными по причине статичности паза 44 в указанном направлении - для обеспечения возможности установки и изгиба пружины); стопорного кольца 56 с Фиксирующим винтом 57 (см. фиг. 4). Несмотря на кажущийся положительный технический эффект от применения регулировочных винтов 58 в стопорном кольце 56 (см. фиг. 5), заключающийся возможности регулирования при их помощи реакции сжатия (силы распрямления) пружин 41 с целью создания требуемой прижимной силы (пружин) на «контактные пальцы» 37, необходимость обеспечения возможности такого регулирования в конструкции разъема на практике отсутствует при достаточно точном изготовлении деталей разъема (в частности, указанных пружин).

Заявленное ИЗО обеспечивает решение технической проблемы расширения арсенала «розеточных» контактов как технических средств определенного назначения (см. с. 1 выше) путем создания более простого по конструкции сильноточного разъема, альтернативного прототипу, то есть варианта известного технического решения, относящегося к устройству того же вида и назначения, обеспечивающего решение той же технической проблемы и достижение того же технического результата (см. абзац 1 на с. 2 выше). Для достижения заявленного технического результата (реализации указанного назначения «розеточных» контактов конструктивными средствами, альтернативными конструкции прототипа), изменена конструкция контакт-деталей на стороне гнезда разъема и средств их установки.

Каждая из контакт-деталей на стороне гнезда 70 разъема в заявленном ИЗО (см. фиг. 9 и выносные элементы к ней на фиг. 10А-Б) представляет собой зеркально симметричную составную конструкцию (далее - «контакт-деталь»), состоящую из двух конгруэнтных деталей 65 из металлического материала с высокой электропроводностью (далее - «контактные элементы»), установленных в цилиндрическую проточку 66-67 [1] (далее - «кольцевая проточка») на поверхности цилиндрического отверстия 68 в токопроводящем корпусе разъема 69, выполненном из металлического материала с высокой электропроводностью (основании гнезда 70 разъема, далее - «корпус разъема»), и зафиксированных в этом положении распорной стальной витой пружиной сжатия 71 (далее - «пружина») через стальные упоры 72 (далее - «упор пружины»). Пружина 71 насажена на беи 73 упоров пружины 72 (далее - «ось упора пружины») и упирается контактными площадками ее конечных витков в заплечики 74 [2] увеличенной в сечении упорной (плоской) торцевой части 75 осей упора пружины 73 (подобие буртика, но на концевой части осей, далее - «пята упора пружины»). Пята упора пружины 75 перпендикулярна оси упора пружины 73 и установлена с гарантированным зазором в посадочный паз 76 (далее - «подпятник упора пружины»), выполненный на передней торцевой грани 77 (см. фиг. 10А) контактных элементов 65 (на фиг. 11А как на исходной Форме контактных элементов и фиг. 11 В не показан). В поперечном сечении форма пяты упора пружины 75 геометрически подобна форме подпятника упора пружины 76.

Исходная Форма каждого контактного элемента 65 есть сектор конусного кольца, которое получено вырезанием из усеченного прямого фугового конуса продольного концентричного конусного отверстия, геометрически подобного форме указанного усеченного конуса (стенка у такого кольца везде одинаковой толщины, далее - «конусное кольцо», см. фиг. 11Б). «Сектор» конусного кольца есть его фрагмент, заключенный между двумя сечениями этого кольца плоскостями а-b-О-O1 и c-d-O-O1 (см. фиг. 11А-11Б), проходящими через ось O-O1 (ось указанного исходного усеченного прямого кругового конуса) и через две образующие а-b и с-d конусного кольца (далее - «сектор конусного кольца»). Контактный элемент 65 есть сектор конусного кольца со скругленными кромками (см. фиг. 10В-Г и фиг. 11В-Г), причем скруглены все кромки исходной Формы: как кромки от пересечения ее поверхностей (см. фиг. 11А), так и вторичные кромки (см. фиг. 11Д) от пересечения поверхностей, скругляющих кромки исходной формы - в отличие от прототипа, в котором скруглены только боковые ребра (кромки) 49а исходной формы «контактных пальцев» 37 (см. выше абзац 2 на с. 5). Указанная Форма контактных элементов 65 (существенный признак заявленного ИЗО) является альтернативной форме «контактных пальцев» 37 в конструкции прототипа и обеспечивает (вкупе с другими существенными признаками) конструктивное единство и реализацию заявленным ИЗО его общего функционального назначения при более простой (чем прототип) конструкции разъема - в полном соответствии с п.п. 7) - 8) п. 36 и абзацем 3 п.п. 1) п. 37 раздела III «Требований к документам заявки на выдачу патента на изобретение», утвержденных приказом Минэкономразвития России от 25.05.2016 г. №316 (рег. в Минюсте РФ от 11.07.2016 г. №42800, с поел, изменениями на 01.10.2018 г.).

Каждый из контактных элементов 65 (см. фиг. 10В-Г и 11В-Г) имеет переднюю 77 и заднюю 78 торцевые грани (плоскости), которые параллельны друг другу, выпуклую 79 и вогнутую 80 конические поверхности (соответствуют верхней и нижней граням контактных пальцев прототипа), а также плоские боковые грани 81, расположенные под углом α_сектКК друг к другу (см. фиг. 11А-Б, далее - «угол сектора конусного кольца»). Боковые грани 81 контактного элемента 65 являются параллелограммами и конгруэнтны между собой. Плоскости задней торцевой 78 и передней торцевой 77 граней контактного элемента 65 (плоскости оснований конусного кольца - см. фиг. 10А) пресекаются с образующими, соответственно, выпуклой конической 79 и вогнутой конической 80 поверхностей контактного элемента 65 под равными углами β, которые менее 90° (см. на фиг. 11А). Срединные образующие (см. фиг. 10В-Г) контактного элемента 65, являющиеся линией пересечения плоскости симметрии Е-Е контактного элемента 65, с одной стороны, и его выпуклой конической 79 (линия Q_P-S_P) и вогнутой конической 80 (линия T_P-G_P) поверхностей, с другой стороны, (соответствуют линиям K-L и М-N сектора конусного кольца на фиг. 11А) в исходном положении разъема (при выдвинутом из гнезда 70 штыре 82 - см. фиг. 9) расположены под углом ϕ=(90° - ∠β) к образующей 67 кольцевой проточки 66-67 (см. фиг. 10А и 10Г), являющейся линией пересечения последней и плоскости симметрии Е-Е контактного элемента 65, установленного в кольцевую проточку 66-67.

Ось симметрии L - Т подпятника упора пружины 76 (посадочного паза в контактном элементе 65 для пружины 71, устанавливаемой через упор пружины 72 - см. фиг. 10A) совпадает с осью симметрии упора пружины 72, установленного в этот подпятник, и в отличие от оси симметрии L аналогичного посадочного паза для пружины в прототипе заявленного ИЗО (см. фиг. 8) перпендикулярна опорной стенке 83 подпятника упора пружины 76 и задней торцевой грани 78 контактного элемента 65 (см. фиг. 10А), а также проходит через площадь опоры («контактную площадку») контактного элемента 65 (см. следующий абзац). Вследствие этих конструктивных нюансов сила реакции сжатия пружины 71, насаженной на беи 73 упоров пружины 72, установленных в контактные элементы 65, размещенные в кольцевой проточке 66-67, в исходном положении разъема действует перпендикулярно задним торцевым граням 78 парных контактных элементов 65 и позиционирует последние в положении устойчивого прижатия их торцевыми гранями 78 к боковым стенкам 66 кольцевой проточки 66-67 без дополнительных средств фиксирования (в отличие от прототипа).

Точки 84,85, 86 и 87 на задней торцевой грани 78 контактного элемента 65 (см. фиг. 10В-Г) определяют контактную площадку (обозначена как невидимая штриховой линией на фиг. 10 В), которой контактный элемент 65 в исходном положении разъема прижат пружиной 71 к боковой стенке 66 кольцевой проточки 66-67 и которая имеет место по причине скруглений у кромок контактного элемента 65 и того, что радиус r1 (см. фиг. 10Г) скругления кромки пересечения выпуклой конической поверхности 79 и задней торцевой грани 78 контактного элемента 65 (кромки, соответствующей дуге а-с на фиг. 11А) больше радиуса скругления Rугл угла сопряжения цилиндрической поверхности 67 и боковой стенки 66 кольцевой проточки 66-67.

Контактные элементы 65 контактируют их выпуклой скругляющей тороидальной поверхностью с радиусом образующей окружности r1 (см. фиг. 10Г) с цилиндрической поверхностью 67 кольцевой проточки 66-67 в двух точках 88 и 89 (см. фиг. 10В), размещенных симметрично относительно плоскости симметрии Е-Е (далее - «точки упора»). В исходном положении разъема эти точки позиционированы на линии пересечения указанной (выпуклой) скругляющей тороидальной поверхности с плоскостью H-F. равноудаленной от задней торцевой грани 78 контактного элемента 65 на величину радиуса скругления r1 (см. фиг. 10Г). При этом максимальная величина просвета h1 между указанной (выпуклой) скругляющей тороидальной поверхностью контактного элемента 65 и цилиндрической поверхностью 67 кольцевой проточки 66-67 в плоскости их контактирования Н-F приходится на просвет между точкой 90 пересечения плоскости H-F с образующей цилиндрической поверхности 67 кольцевой проточки 66-67, которая является линией пересечения этой цилиндрической поверхности с плоскостью симметрии Е-Е контактного элемента 65, и точкой S, являющейся точкой пересечения указанной плоскости симметрии Е-Е с линией пересечения указанной (выпуклой) скругляющей тороидальной поверхности r1 контактного элемента 65 с плоскостью H-F (см. фиг. 10В-Г).

Следует также учитывать при этом, что в исходном положении разъема точка сопряжения S_P скругляющей дуги r1 контактного элемента 65 со срединной образующей Q_P-S_P его выпуклой конической поверхности 79 (находящихся в плоскости симметрии Е-Е контактного элемента 65 - см. фиг. 10В-Г) лежит при этом на срединной образующей Q_P-S_P левее и ниже (по рисунку на фиг. 10Г) точки S - как и точка сопряжения Q_P, лежащая на этой образующей левее и ниже точки Q_T, являющейся точкой пересечения срединной образующей S_P-Q_P с плоскостью m-z, аналогичной (по расположению) плоскости H-F (см. фиг. 10Г).

Аналогичным образом, точки сопряжения T_P и G_P скругляющих дуг (линий пересечения плоскости симметрии Е-Е контактного элемента 65 и его вогнутых скругляющих тороидальных поверхностей - см. фиг. 10В-Г) со срединной образующей T_P-G_P вогнутой конической поверхности 80 контактного элемента 65 лежат на этой срединной образующей правее и выше (по рисунку на фиг. 10Г), соответственно, точки Т и точки G_S, являющейся точкой пересечения срединной образующей T_P-G_P с указанной плоскостью H-F (см. фиг. 10Г).

В исходном положении разъема суммарная величина максимального просвета h1 между указанной (выпуклой) скругляющей тороидальной поверхностью г1 контактного элемента 65 и цилиндрической поверхностью 67 кольцевой проточки 66-67 (от уровня указанной точки 90 до уровня точки S - см. фиг. 10В-Г) и высоты h2 контактного элемента 65 в исходном положении разъема (от указанной точки S до уровня точки Т. который чуть выше уровня самых нижних по рисунку, симметрично расположенных относительно плоскости Е-Е точек t1 и t2) больше глубины h3 кольцевой проточки 66-67 (см. фиг. 10Г). Поэтому контактные элементы 65 в целом (в исходном положении разъема) выступают их нижней (по рисунку) частью из кольцевой проточки 66-67 на величину, чуть большую разности параметров:

где

h1 - указанный максимальный просвет между выпуклой скругляющей тороидальной поверхностью r1 контактного элемента 65 и цилиндрической поверхностью 67 кольцевой проточки 66-67 в плоскости их контактирования Н-F в исходном положении разъема;

h2 - высота h2 контактного элемента 65 в исходном положении разъема (от точки S до уровня точки Т - см. фиг. 10В-Г);

h3 - глубина кольцевой проточки 66-67 (см. фиг. 10Г);

(h1+h2) - далее и в формуле заявленного ИЗО: «монтажная высота контактного элемента».

Однако, величина указанной положительной разности высот [(h1+h2)-h3] (в плоскости симметрии Е-Е контактного элемента 65) не должна быть больше величины превышения п4 уровня точки 91 над уровнем точки Т в радиальном направлении измерения этих высот (в той же плоскости симметрии Е-Е - см. фиг. 10В-Г): нецелесообразно выводить контактную площадку 84-85-86-87 на задней торцевой грани 78 контактных элементов 65 (см. фиг. 10В-Г) за пределы кольцевой проточки 66-67 (как в прототипе - см. фиг. 8), поскольку в заявленном ИЗО это может привести к неустойчивому положению контактных элементов 65 в кольцевой проточке 66-67 (к их выворачиванию из кольцевой проточки под действием пружины 71) в исходном положении разъема. Точка 91 (см. фиг. 10В-Г и фиг. 11Г) - это точка сопряжения линии пересечения задней торцевой грани 78 контактного элемента 65 и его плоскости симметрии Е-Е с линией пересечения этой плоскости с вогнутой скругляющей тороидальной поверхностью контактного элемента 65, сопрягающей его заднюю торцевую грань 78 и вогнутую коническую поверхность 80.

Величина указанного параметра h4, выражающего расстояние между точкой сопряжения 91 и точкой Т контактных элементов 65 по радиусу относительно продольной оси O-O1 исходного конусного кольца в плоскости симметрии Е1 сектора конусного кольца (см. фиг. 11Б), совпадающей с плоскостью симметрии Е-Е контактных элементов 65 (см. фиг. 10В), не зависит от величины вышеуказанного максимального просвета h1 между выпуклой скругляющей тороидальной поверхностью r1 контактного элемента 65 и цилиндрической поверхностью 67 кольцевой проточки 66-67 в исходном положении разъема (см. фиг. 10Г) и может быть выражена аналитически следующим образом:

где

r3 и r4 - радиусы образующей окружности вогнутых скругляющих тороидальных поверхностей, сопрягающих вогнутую коническую поверхность 80 контактных элементов 65, соответственно, с их задней 78 и передней 77 торцевыми гранями, в том числе в плоскости симметрии Е-Е контактных элементов 65 (см. фиг. 10В-Г);

h_КК - длина контактных элементов 65 в исходном положении разъема (она же высота конусного кольца - см. фиг. 10Б и фиг. 11Б);

β - угол между плоскостями задней торцевой 78 и передней торцевой 77 граней контактного элемента 65 (плоскостями оснований конусного кольца - см. фиг. 11А) и образующими, соответственно, выпуклой конической 79 и вогнутой конической 80 поверхностей контактного элемента 65, в т.ч. срединными образующими этих поверхностей, расположенными в плоскости симметрии Е-Е контактных элементов 65.

Таким образом, вышеуказанное ограничение на величину [(h1+h2)-h3] выступающей (в исходном положении разъема) из кольцевой проточки 66-67 части контактных элементов 65 (см. фиг. 10Г), должно быть дополнено вторым ограничением, выраженным через параметры контактного элемента 65, вследствие чего оба ограничения принимают вид следующего соединенного двойного неравенства:

где

смысл буквенных обозначений см. в расшифровке к формулам (1) и (2) выше.

Соотношения параметров по формуле (3) являются существенными признаками заявленного ИЗО, поскольку ограничивают возможность реализации им общего функционального назначения разъема и, следовательно, возможность ее осуществления.

Точки t1 и t2 (см. фиг. 10В) размещены на линии пересечения вогнутой скругляющей тороидальной поверхности контактного элемента 65 с плоскостью m-z, аналогичной (по расположению) плоскости H-F (см. фиг. 10Г и абзац предпоследний на с. 10 выше) - симметрично относительно плоскости симметрии Е-Е контактного элемента 65. Эти точки являются точками сопряжения указанной в предыдущем предложении линии пересечения со скругляющими дугами, являющимися линиями пересечения плоскости m-z с цилиндрическими поверхностями, скругляющими кромки пересечения вогнутой конической поверхности 80 и боковых граней 81 контактного элемента 65. На другом их конце указанные скругляющие дуги сопряжены с линиями пересечения плоскости m-z с боковыми гранями 81 контактного элемента 65.

Точка Т - одна из крайних точек, в которой штырь 82 разъема - в зависимости от величины диаметра его внешней цилиндрической поверхности (далее - «рабочая поверхность» штыря 82) - может контактировать этой поверхностью с контактными элементами 65 каждой контакт-детали в рабочем положении разъема. Эта точка размещена на линии пересечения вогнутой скругляющей тороидальной поверхности контактного элемента 65 с плоскостью m-z - в точке пересечения этой линии с плоскостью симметрии Е-Е контактного элемента 65 (см. фиг. 10В-Г).

Другой крайней точкой, в которой штырь 82 разъема в зависимости от величины диаметра его рабочей поверхности может контактировать этой поверхностью с контактными элементами 65 каждой контакт-детали в рабочем положении разъема, является точка T_P (см. фиг. 10Г), являющаяся точкой сопряжения срединной образующей T_P-G_P вогнутой конической поверхности контактного элемента 65 с линий пересечения его плоскости симметрии Е-Е с левой (по рис. на фиг. 10Г) вогнутой скругляющей тороидальной поверхностью.

Таким образом, точечный контакт рабочей поверхности штыря 82 разъема с контактными элементами 65 каждой контакт-детали в рабочем положении разъема позиционирован в зависимости от величины диаметра рабочей поверхности штыря 82 в одной из точек, размещенной между точками Т и T_P на линии пересечения плоскости симметрии Е-Е контактного элемента 65 с его вогнутой скругляющей тороидальной поверхностью, сопрягающей переднюю торцевую грань 77 и вогнутую коническую поверхность 80 контактного элемента 65 (см. фиг. 10В-Г). При этом точечный характер контакта обусловлен тем, что радиус кривизны рабочей поверхности штыря 82 разъема меньше радиуса кривизны линии пересечения указанной вогнутой скругляющей тороидальной поверхности контактного элемента 65 с плоскостью, проходящей через точку контакта перпендикулярно образующей рабочей поверхности штыря 82, проходящей через эту точку (включая сечение плоскостью m-z - см. фиг. 10Г).

Кинематическое взаимодействие штыря 82 разъема с контактными элементами 65 каждой контакт-детали одновременно характеризуется следующими особенностями:

Рабочая (цилиндрическая) поверхность штыря 82 переходит на его конце, взаимодействующем с гнездом 70 разъема (см. фиг. 9), в коническую поверхность 92, которая имеет форму усеченного прямого кругового конуса с радиусом нижнего основания, равным радиусу рабочей поверхности штыря 82 (см. фиг. 12А). Угол наклона γ образующей этой конической поверхности, находящейся в плоскости симметрии Е-Е контактного элемента 65 (при соосном положении штыря 82 и гнезда 70 разъема), к образующей рабочей поверхности штыря 82, находящейся в этой же плоскости (см. фиг. 12А), больше, чем угол наклона ϕ=(90° - ∠β) срединной образующей T_P-G_P вогнутой конической поверхности 80 контактного элемента 65 в исходном положении разъема (см. фиг. 10А и 10Г) к указанной образующей рабочей поверхности штыря 82, то есть величина параметра конусности конической поверхности 92 штыря 82 больше величины конусности конусного кольца. Указанная коническая поверхность штыря 82 облегчает операцию ввода штыря 82 в гнездо 70 разъема, центрируя эти элементы контактной пары во время их сцепления.

В первой фазе операции ввода штыря 82 в гнездо 70 разъема (позиция I на фиг. 12А) вследствие указанного в предыдущем абзаце соотношения угловых параметров штырь 82 входит в зацепление его конической поверхностью 92 либо кромкой пересечения его рабочей 94 и конической 82 поверхностей (в зависимости от диаметра рабочей поверхности штыря 82 и от величины указанного угла γ наклона его конической поверхности) с левым (по рисунку на фиг. 12А) контактным элементом 65, позиционированным в исходном положении разъема, в точке G_B («В» - beginning, англ. «начальный»). (Жирная штрих-пунктирная линия на фиг. 12А - сечение (левого) контактного элемента 65 в исходном положении разъема его плоскостью симметрии Е-Е). На штыре 82 точка G_B позиционирована в одной из точек образующей его конической поверхности 92 либо в точке пересечения образующих его рабочей 94 и конической 92 поверхностей, которые лежат в плоскости симметрии Е-Е контактного элемента 65 (при соосном положении штыря 82 и гнезда 70 разъема). На контактном элементе 65 эта точка позиционирована либо на линии S1 (см. фиг. 12А) пересечения плоскости симметрии Е-Е контактного элемента 65 с его вогнутой скругляющей тороидальной поверхностью, сопрягающей заднюю торцевую грань 78 и вогнутую коническую поверхность 80 контактного элемента 65, либо на срединной образующей T_P-G_P этой конической поверхности.

При дальнейшем продвижении штыря 82 в гнездо 70 разъема (вторая фаза ввода -позиция II на фиг. 12А) контактные элементы 65 каждой контакт-детали под воздействием штыря 82 разъема оказываются одновременно перемещенными (с поворотом в вертикальной - по рисунку на фиг. 12А - плоскости в попарно-противоположных направлениях: против и по часовой стрелке) из их положения в исходном положении разъема (жирная штрих-пунктирная линия на фиг. 12А) внутрь кольцевой проточки 66-67 - в их рабочее положение (см. положение контактных элементов 65 на фиг. 12А, далее - «рабочее положение» разъема). Воздействие осуществляется на левый (по рисунку на фиг. 12А) контактный элемент 65 через точечный контакт штыря 82 с этим контактным элементом, перемещаемый во второй фазе ввода из вышеуказанной начальной точки G_B на линии S1 по этой линии и далее по линии T_P-G_P (или только из точки G_B на линии T_P-G_P по этой линии - в зависимости от величины диаметра штыря 82) - в конечную точку G_E1 («Е» - ending, англ. «конечный»).

Воздействие на правый (по рисунку на фиг. 12А) контактный элемент 65 во второй фазе ввода осуществляется через левый контактный элемент 65, на который воздействует вышеуказанным способом штырь 82 разъема, и пружину 71, которая, изгибаясь, формирует крутящий момент относительно точек упора 88 и 89 правого контактного элемента 65 в цилиндрическую поверхность кольцевой проточки 66-67 (точки как на фиг. 10В) и поворачивает этот контактный элемент в его рабочее положение. Теоретически правый контактный элемент 65 при таком повороте занимает рабочее положение, симметричное рабочему положению левого контактного элемента 65 относительно поперечной плоскости симметрии кольцевой проточки 66-67 (см. фиг. 12А).

На практике правый (по рисунку на фиг. 12А) контактный элемент 65 во второй фазе ввода может занять положение, не симметричное рабочему положению левого контактного элемента 65 («просядет» вниз, например, из-за слабой пружины 71). Поэтому в третьей Фазе ввода штыря 82 в гнездо 70 разъема (позиция III на фиг. 12А) штырь 82 при его дальнейшем продвижении в гнездо 70 разъема в общем случае упирается сначала его конической поверхностью, затем кромкой пересечения его рабочей и конической поверхностей в одну из точек на линии пересечения плоскости симметрии Е-Е правого контактного элемента 65 с его вогнутой скругляющей тороидальной поверхностью, сопрягающей переднюю торцевую грань 77 и вогнутую коническую поверхность 80 контактного элемента 65, и, перемещаясь по этой линии пересечения вправо (по рисунку на фиг. 12А), «подхватывает» (поднимает) правый контактный элемент 65 до его рабочего положения, в котором рабочая поверхность штыря 82 упирается в точку G_E2, идентичную по расположению (симметричную относительно поперечной плоскости симметрии кольцевой проточки 66-67) точке G_E1.

Точки G_E1 и G_E2 (см. фиг. 12А) являются «конечными» точками, в которые упирается рабочая поверхность штыря 82 (включая кромку пересечения его рабочей и конической поверхностей во второй и третьей фазах ввода) при данной величине диаметра его рабочей поверхности, определяя рабочее положение обоих контактных элементов 65 каждой контакт-детали (левый и правый контактные элементы 65 не перемещаются более под воздействием штыря 82 после прохождения им, соответственно, точек G_E1 и G_E2 при его дальнейшем продвижении в гнездо 70 разъема). Эти точки размещены, как указано выше (см. абзацы с 1 по 3 на с. 13), между точками Т и T_P на линии пересечения плоскости симметрии Е-Е каждого контактного элемента 65 с его вогнутой скругляющей тороидальной поверхностью, сопрягающей переднюю торцевую грань 77 и вогнутую коническую поверхность 80 контактного элемента 65 (см. фиг. 10В-Г и фиг. 12А).

При дальнейшем продвижении в гнездо 70 разъема штырь 82 переходит в его конечное рабочее положение (четвертая фаза ввода - позиция IV на фиг. 12А), а контактные элементы 65 каждой контакт-детали остаются в рабочем положении, в которое их переместил штырь 82 во второй и третьей фазах его ввода в гнездо 70. При этом ось симметрии подпятника упора пружины 76 (см. фиг. 12А) имеет положение, смещенное относительно точки упора 96 каждого контактного элемента 65 в боковую стенку кольцевой проточки 66-67, что влечет разложение реакции сжатия пружины 71 на составляющую, параллельную продольной оси симметрии 93 штыря 82 и гнезда 70 разъема (далее - «база»), и на составляющую, перпендикулярную этому направлению. Вследствие этого контактное нажатие, как и в прототипе, поддерживается между поверхностью контактных элементов 65 и корпусом разъема 69 в точках 96 и 88-89, и в точках G_E1 и G_E2 - между поверхностью контактных элементов 65 и рабочей поверхностью штыря 82. При изменении смещения между линией действия пружины 71 и точкой контакта 96 величина долевого контактного нажатия в указанных точках 96 и G_E1 и G_E2 может настраиваться по желанию.

Контактные элементы 65 каждой контакт-детали (срединные образующие Q_P-S_P и T_P-G_P их выпуклой и вогнутой поверхностей, параллельные между собой) в рабочем положении разъема расположены под наклоном к базе 93 и. соответственно, к образующим цилиндрической поверхности 67 кольцевой проточки 66-67 и рабочей (цилиндрической) поверхности 94 штыря 82 разъема, лежащим в плоскости симметрии контактных элементов 65 и параллельным базе 93 (при соосном положении штыря 82 и гнезда 70 разъема). То есть контактные элементы 65 не достигают в рабочем положении разъема их возможного горизонтального положения, при котором их срединные образующие Q_P-S_P и T_P-G_P параллельны базе 93 (как на фиг. 12Б, далее - «горизонтальное положение» контактных элементов»). (На чертежах на фиг. 12А-Б кольцевая проточка изображена в сечении ее плоскостью симметрии Е-Е контактных элементов 65).

Наклонное положение контактных элементов 65 каждой контакт-детали в рабочем положении разъема (см. фиг. 12А) необходимо для обеспечения беспрепятственного ввода штыря 82 в гнездо 70 разъема и достигается при помощи гарантированного зазора h5 между рабочей цилиндрической поверхностью штыря 82 разъема и цилиндрической поверхностью отверстия 68 в корпусе разъема 69. Для достижения указанного наклонного положения контактных элементов 65 в рабочем положении разъема величина этого зазора (п5) должна быть больше положительной величины [(S_KK + h1*) - h3], равной высоте выступающей из кольцевой проточки 66-67 части контактных элементов 65 в их горизонтальном положении, измеренной в плоскости их симметрии Е-Е (см. фиг. 12Б):

а при отрицательной или нулевой величине разности параметров [(S_KK + h1*) - h3], т.е. когда контактные элементы 65 в их горизонтальном положении позиционированы полностью внутри кольцевой проточки 66-67, должна быть ненулевой:

где h5 - гарантированный зазор между рабочей цилиндрической поверхностью 94 штыря 82 разъема и цилиндрической поверхностью отверстия 68 в корпусе разъема 69;

S_KK - (минимальная по ее значению) высота контактных элементов 65 в их горизонтальном положении (см. фиг. 12Б), равная расстоянию между параллельными срединными образующими их выпуклой (Q_P-S_P) и вогнутой (T_P-G_P) конических поверхностей по перпендикуляру к этим образующим (она же толщина стенки конусного кольца на фиг. 11 Б);

h1* - максимальная величина просвета (см. фиг. 12Б) в горизонтальном положении контактных элементов 65 между их выпуклой конической поверхностью 79 и цилиндрической поверхностью 67 кольцевой проточки 66-67 в плоскостях контактирования W этих поверхностей, перпендикулярных базе 93. Эта величина (h1*) равна расстоянию между точкой 95 пересечения плоскости W с образующей цилиндрической поверхности 67 кольцевой проточки 66-67, являющейся линией пересечения этой цилиндрической поверхности с плоскостью симметрии Е-Е контактного элемента 65, и точкой сопряжения S_P срединной образующей Q_P-S_P выпуклой конической поверхности 79 контактного элемента 65 с линией пересечения (выпуклой) скругляющей тороидальной поверхности контактных элементов 65 радиуса r1 с указанной плоскостью симметрии Е-Е. Положение указанных плоскостей W определяется положением точек упора 88-89, размещенных симметрично относительно плоскости симметрии Е-Е контактных элементов 65 (как в исходном положении разъема - см. фиг. 10В-Г и абзац третий на с. 10), которые и в этом случае (см. фиг. 12Б) находятся в одной плоскости W с точками 95 и S_P указанного максимального просвета. Геометрический анализ кинематического взаимодействия кольцевой проточки 66-67, штыря 82 и контактных элементов 65 в их горизонтальном положении показывает, что плоскости W расположены от боковых стенок 66 кольцевой проточки 66-67 на расстоянии радиуса r1 скругления кромки пересечения выпуклой конической поверхности 79 и задней торцевой грани 78 контактного элемента 65 (см. фиг. 12Б и фиг. 10Г). Величина указанного просвета h1* равна величине просвета М в исходном положении разъема (см. фиг. 100. т.е. не изменяется с поворотом контактных элементов 65 из их положения в исходном положении разъема в их рабочее и далее в их горизонтальное положение. Это обусловлено тем, что точки упора 88-89 в горизонтальном положении контактных элементов 65 находятся, как указано, в одной плоскости W с точкой сопряжения S_P, то есть на границе между указанными выпуклой конической поверхностью 79 контактных элементов 65 и их (выпуклой) скругляющей тороидальной поверхностью с радиусом образующей r1 (см. фиг. 12Б), а значит и на последней (как в исходном положении разъема - см. фиг. 10Г).

При невыполнении левого условия соединенного двойного неравенства (4) и выполнении правого условия этого неравенства штырь 82 при его введении в гнездо 70 разъема поднимет левый (по рис. на фиг. 12Б) ряд контактных элементов 65 максимум до их горизонтального положения и заклинит в них. Это произойдет потому, что в этом случае сумма величин радиуса штыря 82 относительно базы 93, высоты S_KK контактных элементов 65 в их горизонтальном положении и указанной величины h1* будет больше величины радиуса кольцевой проточки 66-67 относительно базы 93 (или равна этой величине), вследствие чего штырь 82 и сопряженные с ним контактные элементы 65, установленные в кольцевую проточку 66-67, вместе просто не уместятся в кольцевой проточке 66-67.

При невыполнении левого условия соединенного двойного неравенства (5) (h5=0) и выполнении правого условия этого неравенства штырь 82 невозможно ввести в отверстие 68 корпуса разъема 69 без натяга (который для разъема неприемлем).

Соотношения параметров по формулам (4) и (5) являются существенными признаками заявленного ИЗО, поскольку ограничивают возможность его осуществления.

С другой стороны, величина указанного гарантированного зазора h5 (см. фиг. 12А-Б) должна быть меньше величины выступающей из кольцевой проточки 66-67 части контактных элементов 65 в исходном положении разъема (или равна этой величине), т.е. должна быть меньше (или равна) положительной разности между величинами монтажной высоты контактных элементов 65 и глубины кольцевой проточки 66-67 (см. формулу (1) на с. 11 выше и фиг. 10Г):

где

h5 - гарантированный зазор h5 между рабочей поверхностью штыря 82 разъема и цилиндрической поверхностью отверстия 68 в корпусе разъема 69;

где h1 - максимальный просвет между выпуклой скругляющей тороидальной поверхностью r1 контактного элемента 65 и цилиндрической поверхностью 67 кольцевой проточки 66-67 в плоскости их контактирования Н-F в исходном положении разъема (от точки 90 до точки S - см. фиг. 10Г);

h2 - высота h2 контактного элемента 65 в исходном положении разъема (от точки S до уровня точки Т - см. фиг. 10В-Г);

h3 - глубина кольцевой проточки 66-67 в радиальном направлении (см. фиг. 10Г);

(h1+h2) - монтажная высота контактных элементов 65 (см. фиг. 10Г).

Указанное в формуле (6) соотношение параметров (существенный признак) есть условие возможности механического контакта (зацепления) одновременно между всеми контактными элементами 65 каждой контакт-детали разъема, с одной стороны, и рабочей поверхностью штыря 82 разъема, с другой стороны, после перевода разъема в его рабочее положение и, следовательно, ограничивает возможность осуществления заявленного ИЗО.

С учетом вышеприведенных формул (3), (4), (5) и (6) получаем следующую подсистему условий осуществления заявленного ИЗО:

(9) h5 > 0,

где h1 - максимальный просвет между выпуклой скругляющей тороидальной поверхностью r1 контактного элемента 65 и цилиндрической поверхностью 67 кольцевой проточки 66-67 в плоскости их контактирования Н-F в исходном положении разъема (между точками 90 и S - см. фиг. 10В-Г);

h2 - высота h2 контактного элемента 65 в исходном положении разъема (от точки S до уровня точки Т - см. фиг. 10В-Г);

h3 - глубина кольцевой проточки 66-67 (см. фиг. 10Г);

(h1+h2) - монтажная высота контактного элемента (см. фиг. 10Г);

h5 - гарантированный зазор h5 между рабочей поверхностью штыря 82 разъема и цилиндрической поверхностью отверстия 68 в корпусе разъема 69 (см. фиг. 12А-Б);

S_KK - (минимальная по ее значению) высота контактных элементов 65 в их горизонтальном положении (см. фиг. 12Б), равная расстоянию между параллельными срединными образующими их выпуклой (Q_P-S_P) и вогнутой (T_P-G_P) конических поверхностей по перпендикуляру к этим образующим (она же толщина стенки конусного кольца на фиг. 11 Б);

r3 и r4 - радиусы образующей окружности вогнутых скругляющих тороидальных поверхностей, сопрягающих вогнутую коническую поверхность 80 контактных элементов 65, соответственно, с их задней 78 и передней 77 торцевыми гранями, в том числе в плоскости симметрии Е-Е контактных элементов 65 (см. фиг. 10В-Г и фиг. 12Б);

h_КК - длина контактных элементов 65 в исходном положении разъема (она же высота конусного кольца - см. фиг. 10Б и фиг. 11Б);

β - угол между плоскостями задней торцевой 78 и передней торцевой 77 граней контактного элемента 65 (плоскостями оснований конусного кольца - см. фиг. 11А) и образующими, соответственно, выпуклой конической 79 и вогнутой конической 80 поверхностей контактного элемента 65, в т.ч. срединными образующими этих поверхностей, соответственно, KL и MN, расположенными в плоскости симметрии Е-Е контактных элементов 65 (фиг. 10В).

Возможность осуществления заявленного ИЗО ограничена и существенным признаком соотношения длины L_ПР кольцевой проточки 66-67 и максимальной длины L_КЭГ контактных элементов 65 каждой контакт-детали в их горизонтальном положении (см. фиг. 12Б):

и

где L_ПР - длина кольцевой проточки 66-67, равная расстоянию между плоскостями ее боковых стенок 66 по перпендикуляру к этим плоскостям (см. фиг. 12Б);

L_{кэ_г} - длина контактных элементов 65 каждой контакт-детали в их горизонтальном положении в кольцевой проточке 66-67, измеряемая в направлении измерения длины L_ПР кольцевой проточки 66-67 (см. фиг. 12Б);

h_кк - длина контактных элементов 65 в исходном положении разъема (она же высота конусного кольца - см. фиг. 10Б и фиг. 11Б);

S_КК - (минимальная по ее значению) высота контактных элементов 65 в их горизонтальном положении (см. фиг. 12Б), равная расстоянию между параллельными срединными образующими их выпуклой (Q_P-S_P) и вогнутой (T_P-G_P) конических поверхностей по перпендикуляру к этим образующим (она же толщина стенки конусного кольца на фиг. 11 Б);

β - угол между плоскостями задней торцевой 78 и передней торцевой 77 граней контактного элемента 65 (плоскостями оснований конусного кольца) и образующими, соответственно, выпуклой конической 79 и вогнутой конической 80 поверхностей контактного элемента 65 (см. фиг. 11А), в т.ч. срединными образующими этих поверхностей, расположенными в плоскости симметрии Е-Е контактных элементов 65 (см. фиг. 10В);

r4 - радиус образующей окружности вогнутой скругляющей тороидальной поверхности, сопрягающей вогнутую коническую поверхность 80 контактных элементов 65 с его передней торцевой гранью 77, в том числе в плоскости симметрии Е-Е контактных элементов 65 (см. фиг. 10В-Г и фиг. 12Б).

Еще одним ограничением возможности осуществления заявленного ИЗО является соотношение параметров контактных элементов 65, кольцевой проточки 66-67 и штифтов 97 в плоскости, перпендикулярной базе 93, в исходном положении разъема (как на фиг. 10В).

Зеркально симметричные контакт-детали, состоящие из двух попарно сопряженных указанным способом контактных элементов 65 (см. фиг. 10А-Б и фиг. 12А-Б), установлены в круговой ряд в указанную внутреннюю цилиндрическую кольцевую проточку 66-67, выполненную в отверстии 68 корпуса разъема 69 (см. фиг. 9), и зафиксированы от перемещения вдоль цилиндрической поверхности этой проточки по меньшей мере одним, преимущественно цилиндрическим штифтом 97, посаженным в соосные переднее сквозное 98 и заднее глухое 99 отверстия под штифт, выполненные в боковых стенках 66 цилиндрической кольцевой проточки 66-67.

На фиг. 13А-Б помещены расширенные (до трех секторов размещения контактных элементов 65) фрагменты разреза В-В на фиг. 10Б, на которых изображен фрагмент кругового ряда контактных элементов 65, установленных в кольцевую проточку 66-67 в исходном положении разъема (фрагмент гнезда 70 разъема в плоскости проецирования, перпендикулярной базе 93). Плоскости симметрии Е-Е контактных элементов 65 каждой контакт-детали проходят через базу 93, перпендикулярную плоскости чертежа, и пересекаются в ней (на фиг. 13А они спроецированы на плоскость чертежа в линии Е-Е), а плоскости боковых граней 81 контактных элементов 65, проецируемые таким же образом, при их продолжении в сторону их схождения пересекаются (каждый по своей) линии О-O1, также перпендикулярной плоскости чертежа и соответствующей оси конусного кольца (см. фиг. 11Б). Ось отверстий 98-99 под штифт 97 (см. фиг. 9) ориентирована параллельно базе 93. Размещение одного из штифтов 97 при указанной их ориентации в кольцевой проточке 66-67 - произвольное: обычно (но не обязательно) продольная ось симметрии всех штифтов позиционирована на воображаемой цилиндрической поверхности, проходящей посередине глубины проточки. Размещение остальных штифтов 97 (при их наличии, обычно их всего два) вдоль указанной воображаемой цилиндрической поверхности зависит от выбранного размещения одного (первого) из штифтов на этой поверхности, а также от их диаметра и от соотношения радиальных и угловых параметров контактных элементов 65 и кольцевой проточки 66-67.

В общем случае на полной окружности 2тт кольцевой проточки 66-67 укладываются сектора размещения контактных элементов 65 двух типов (далее - «сектор размещения контактных элементов»):

- сектора размещения контактных элементов, на величину которых величина диаметра штифта 97 (воображаемого - потому, что он маловероятен) не влияет (сектор αразмКЭ на фиг. 13А), поскольку в этом случае штифт (или штифты) 97, размещенный в кольцевой проточке 66-67 указанным способом на некотором уровне, определяемом расстоянием от его продольной оси симметрии до базы 93 (радиусом Rц_штф, далее - «уровень размещения штифта (или штифтов)»), полностью умещается между контактными элементами 65 в плоскости их контактирования, определяемой следующим образом.

В исходном положении разъема контактные элементы 65 в каждом из рядов их установки в кольцевой проточке 66-67 (левом и правом по чертежу на фиг. 10А-Б) упираются в соседние два контактных элемента в точках 100 (см. фиг. 13А, фиг. 10Г и фиг. 11Г). Каждая из двух точек 100 позиционирована на скругляющей дуге 101, являющейся линией пересечения плоскости H-F (см. фиг. 10Г) с цилиндрическими поверхностями, скругляющими кромки пересечения вогнутой конической поверхности 80 и боковых граней 81 контактного элемента 65. (Одна из таких скругляющих дуг 101 хорошо видна на фиг. 11Г). Таким образом, в исходном положении разъема контактные элементы 65 в каждом из рядов их установки в кольцевой проточке 66-67 соприкасаются друг с другом только в указанных точках 100 в плоскости их контактирования, совпадающей с указанной плоскостью H-F каждого контактного элемента 65 (см. фиг. 10Г). При этом два смежных контактных элемента 65 (см. фиг. 13А) размещаются по отношению друг к другу под углом 2α_X, равным углу между линиями пересечения 102 указанной плоскости их контактирования с их смежными боковыми гранями 81 (см. фиг. 11Г). (Из-за малых размеров этого угла применение штифтов, умещающихся как указано в нем, маловероятно).

- сектора размещения контактных элементов, на величину которых влияет величина диаметра (реального) штифта 97 (сектор αразмКЭштф на фиг. 13Б), размещаемого между контактными элементами 65, расположенными под углом 2α_X2 друг к другу в указанной плоскости их контактирования. На каждый штифт 97 в этом случае приходиться два смежных сектора такого типа, а контактные элементы 65 с такими секторами размещения контактируют между собой через штифт 97 (дистанцированы друг от друга в кольцевой проточке 66-67).

Из чертежей на фиг. 13А-Б также следует, что штырь 82 при его вводе в гнездо 70 разъема контактирует его конической 92 или рабочей 94 поверхностью (см. фиг. 12А) в любой плоскости его поперечного сечения Sштр_i (см. фиг. 13Б) с круговым рядом контактных элементов 65, расположенных в кольцевой проточке 66-67, только в точках, расположенных на линии пересечения плоскости симметрии Е-Е контактных элементов 65 с их вогнутой скругляющей тороидальной поверхностью, сопрягающей их переднюю торцевую грань 77 и вогнутую коническую поверхность 80, либо на линии пересечения последней с указанной плоскостью симметрии Е-Е. (Например, в начальных точках G_Bi, в которых штырь входит в зацепление с контактными элементами 65 в первой фазе его ввода в гнездо). Это обстоятельство обусловлено тем, что радиус кривизны любого поперечного сечения штыря 82 указанной плоскостью Sштр_i (круг) меньше радиуса кривизны дуг, являющихся линиями пересечения плоскости Sштр_i контактирования штыря 82 и гнезда 70 разъема с указанными вогнутой скругляющей тороидальной и вогнутой конической поверхностями контактных элементов 65.

При помощи известных для специалистов-инженеров методов плоской тригонометрии и инженерного проектирования можно получить уравнения связи угловых параметров разъема (заявленного ИЗО) для случаев, представленных на фиг. 13А и 13Б:

и

а с учетом вышеуказанного различия между типами секторов размещения контактных элементов можно составить уравнение, определяющее условие точного заполнения всей кольцевой проточки 66-67 контакт-деталями вместе со штифтами:

которое после несложных преобразований можно привести к виду (формуле):

где nкдт - общее количество контакт-деталей (пар контактных элементов 65) в разъеме;

kштф - количество штифтов в разъеме;

αсектКК, αх, αх2 - угловые параметры, указанные на фиг. 13Б и на фиг. 11Б.

Формула (15) и выражает еще одно (поверочное) условие возможности осуществления заявленного ИЗО. Ее поверочный смысл сводится к требованию, что для обеспечения осуществимости заявленного ИЗО в пределах плоского угла 2тт должно укладываться целое число секторов размещения контактных элементов обоих вышеуказанных типов (см. фиг. 13Б). Для выполнения этого условия формула (15) должна возвращать значение параметра αсектКК (величина угла сектора конусного кольца), взятое в пределах допусков этого параметра из рабочей документации примера осуществления заявленного ИЗО (промышленного изделия) для расчета параметров αх и αх2 (см. фиг. 13Б) по аналитическим расчетным формулам связи внутренних параметров заявленного ИЗО. Параметры nкдт и kштф при этом должны принимать целочисленное значение, соответствующее величине параметров αсектКК, αх, αx2, т.е. обращающее формулу (15) в тождество при выбранных и рассчитанных по аналитическим формулам связи параметрах αсектКК, αх, αx2.

Параметр αх вычисляется путем решения трансцендентного уравнения вида:

которое может быть получено при математическом описании заявленного ИЗО с применением известных методов (теорем) плоской тригонометрии и методов инженерного проектирования, где:

где: αсектКК - угол сектора конусного кольца (см. фиг. 13Б и 11Б). При оценке осуществимости заявленного ИЗО берется по рабочему чертежу контактного элемента 65 в пределах допусков и проверяется по формуле (15);

r5 и r6 - радиусы скругляющих цилиндрических поверхностей (см. фиг. 13Б) в плоскости контактирования H-F смежных контактных элементов 65 (см. фиг. 10Г), сопрягающих, соответственно, выпуклую коническую 79 и вогнутую коническую 80 поверхности контактных элементов 65 с их боковыми гранями 81 (см. фиг. 13Б; при оценке заявленного ИЗО берутся по рабочему чертежу контактного элемента 65);

Rпр - радиус цилиндрической поверхности кольцевой проточки 66-67 относительно базы 93 (см. фиг. 13Б; берется по рабочему чертежу корпуса разъема 69 - см. фиг. 9);

R_Gsкэ - радиус точки G_S контактных элементов 65 (см. на фиг. 10Г) относительно оси симметрии конусного кольца О - O1 (ось O-O1 на фиг. 11Б и 13Б):

где:

R_Gp - радиус точки G_P контактных элементов 65 (см. на фиг. 10Г) относительно оси симметрии конусного кольца (ось O-O1 на фиг. 13Б и 11Б); при оценке заявленного ИЗО берется по рабочему чертежу контактного элемента 65);

r3 - радиус образующей вогнутой скругляющей тороидальной поверхности, сопрягающей вогнутую коническую поверхность 80 контактных элементов 65 с его задней торцевой гранью 77 (см. фиг. 10В-Г и фиг. 12Б; при оценке заявленного ИЗО берется по рабочему чертежу контактного элемента 65);

β - угол между плоскостями задней торцевой 78 и передней торцевой 77 граней контактного элемента 65 (плоскостями оснований конусного кольца - см. фиг. 11А) и образующими, соответственно, выпуклой конической 79 и вогнутой конической 80 поверхностей контактного элемента 65 (берется по рабочему чертежу контактного элемента 65);

R_Sкэ - радиус точки S контактных элементов 65 (см. на фиг. 10Г) относительно оси симметрии конусного кольца (ось О -O1 на фиг. 11Б и 13Б):

где:

S_КК - высота контактных элементов 65 в их горизонтальном положении (см. фиг. 12Б) между параллельными срединными образующими их выпуклой (Q_P-S_P) и вогнутой (T_P-G_P) конических поверхностей (она же толщина стенки конусного кольца на фиг. 11Б; берется по рабочему чертежу контактного элемента 65);

β - внутренний угловой параметр заявленного ИЗО, см. расшифровку к формуле (22);

r1 - радиус выпуклой скругляющей тороидальной поверхности (см. на фиг. 10Г и фиг. 12А).

Параметр αх2 вычисляется по следующей аналитической формуле:

k = (Rц_штф : Rпр) - коэффициент уровня размещения штифта 97 (в кольцевой проточке 66-67) на некотором уровне, определяемом расстоянием от его продольной оси симметрии до базы 93 (радиусом Rц_штф, см. фиг. 13Б; далее - «уровень размещения штифта (или штифтов)»; параметр Rц_штф берется по рабочему чертежу корпуса разъема 69 (фиг. 9);

Dштф - диаметр штифта (или штифтов) (берется из рабочей документации на изделие);

Rпр, α₁ и α₂, αсектКК - см. выше расшифровку к формулам (17)-(21) и формулы (20)-(21).

В рабочем положении разъема кинематическое взаимодействие между смежными контактными элементами 65 одного ряда в плоскостях H-F их контактирования, перпендикулярных базе 93, принципиально не изменяется: эти плоскости смещаются к середине кольцевой проточки 66-67 (вместе с контактными элементами 65) и поворачиваются вокруг вышеуказанных точек контактирования 100, которые также смещаются немного вверх (по чертежу на фиг. 12А), т.е. вглубь кольцевой проточки 66-67 (ср. положение плоскости H-F на фиг. 10Г в исходном положении разъема с положением этой плоскости в рабочем положении разъема на фиг. 12А). Таким образом, для характеристики сущности заявленного ИЗО каких-то дополнительных существенных признаков, характеризующих соотношение параметров контактных элементов 65, кольцевой проточки 66-67 и штифтов 97 в плоскости, перпендикулярной базе 93, в рабочем положении разъема (см. фиг. 12А), кроме вышеуказанных признаков, характеризующих это соотношение в исходном положении разъема (см. фиг. 13А-Б) и являющихся причиной первых признаков, не требуется.

На фиг. 1 представлен полный продольный разрез конструкции разъема-аналога (по патенту США №4111511) в рабочем положении этого разъема (при соединенных элементах контактной пары), а на фиг. 2 - выносной элемент этого чертежа (разреза), детально раскрывающий характер кинематического взаимодействия контакт-деталей 9 («контактных пальцев») со штырем 3 разъема, а также со средствами их фиксирования в кольцевом пазе 8 и 12 (кольцевой проточке) на поверхности отверстия в корпусе «гнездового элемента».

На фиг. 3 представлен в аксонометрической проекции чертеж исходной формы контактных элементов разъема-аналога и разъема-прототипа (прямой неправильной четырехугольной призмы).

На фиг. 4 представлен в аксонометрической проекции вид конструкции разъема-прототипа (по патенту США №4501466) в исходном положении этого разъема (при рассоединенных элементах контактной пары), совмещенный с местным продольным разрезом, раскрывающим характер кинематического взаимодействия контакт-деталей 37 («контактных пальцев») со средствами их фиксирования в кольцевом пазе 39 (в кольцевой проточке) на поверхности отверстия в корпусе 38 гнезда 36 разъема.

На фиг. 5 представлен местный (без разреза штыря) продольный разрез конструкции разъема-прототипа в рабочем положении этого разъема, а на фиг. 6 - выносной элемент этого чертежа (или местный разрез) в части кольцевого паза 44 «кольцевого держателя» 45 (одного из элементов гнезда 36 разъема и одного из средств фиксации контактных элементов 37 в кольцевой проточке 39-40), установленного в кольцевую проточку 39 перед контактными пальцами 37 для упора в него фиксирующих пружин 41.

На фиг. 7 представлен местный поперечный разрез гнезда разъема-прототипа, раскрывающий конструктивный характер одного из средств фиксации контактных элементов 37 в кольцевой проточке 39-40 (стабилизирующего кольца 51), а также характер взаимного расположения смежных боковых граней 47 контактных элементов 37, установленных в кольцевую проточку 39-40.

На фиг. 8 представлен продольный разрез конструкции разъема-прототипа в исходном положении этого разъема (при рассоединенных элементах контактной пары).

На фиг. 9 представлен продольный разрез конструкции заявленного ИЗО (без разреза штыря) в исходном положении разъема (при рассоединенных элементах контактной пары), а на присоединенной к этому разрезу фиг. 10А - выносной элемент Б этого чертежа (местный продольный разрез гнезда 70 разъема в увеличенном масштабе) в части зеркально симметричной контакт-детали, установленной в кольцевую проточку 66-67;

На фиг. 10Б представлен местный продольный разрез гнезда 70 разъема, соответствующего заявленному ИЗО, в увеличенном масштабе выносного элемента Б с чертежа на фиг. 9 (без сечения пружин) в части зеркально симметричной контакт-детали, установленной в кольцевую проточку 66-67, совмещенный с их фронтальным видом для обозначения разреза В-В.

На фиг. 10В представлен местный поперечный разрез гнезда 70 разъема, соответствующего заявленному ИЗО, в части контакт-детали, установленной в кольцевую проточку 66-67, обозначенный как разрез В-В на фиг. 10Б (фрагмент в пределах одного сектора размещения контактных элементов).

На фиг. 10Г представлен местный продольный разрез гнезда 70 разъема, соответствующего заявленному ИЗО, в части контактного элемента 65, установленного в кольцевую проточку 66-67, обозначенный на фиг. 10В как разрез Е-Е (без сечения контактного элемента плоскостью разреза).

На фиг. 11А представлен в аксонометрической проекции чертеж исходной формы контактных элементов 65 заявленного ИЗО (сектора усеченного прямого кругового конуса с продольным концентричным конусным отверстием, геометрически подобным форме конуса), а на фиг. 11Б - чертеж указанного усеченного конуса («конусного кольца») во фронтальной и профильной проекциях с указанием сечений сектора конусного кольца и основных параметров этого сектора (параметров контактных элементов 65).

На фиг. 11В-Д представлена компьютерная модель формы контактных элементов 65 заявленного ИЗО (в аксонометрии) с указанием существенных конструктивных элементов этой формы, включая вторичные кромки исходной формы, подлежащие скруглению (фиг. 11Д).

На 12А представлен местный продольный разрез конструкции заявленного ИЗО (без разреза штыря 82 и контактных элементов 65), отражающий фазы ввода штыря 82 в гнездо разъема, включая фазу рабочего положения разъема.

На 12Б представлен местный продольный разрез конструкции заявленного ИЗО (без разреза штыря 82 и контактных элементов 65), отражающий положение контакт-детали в кольцевой проточке 66-67 при горизонтальном положении контактных элементов 65.

На фиг. 13А помещен расширенный (до трех секторов размещения контактных элементов) фрагмент местного поперечного разреза В-В на фиг. 10Б, на котором изображен фрагмент кругового ряда контактных элементов 65, установленных в кольцевую проточку 66-67 в исходном положении разъема, с секторами размещения контактных элементов первого типа (в которых штифт 97 не влияет на величину секторов).

На фиг. 13Б помещен расширенный (до трех секторов размещения контактных элементов) фрагмент местного поперечного разреза В-В на фиг. 10Б, на которых изображен фрагмент кругового ряда контактных элементов 65, установленных в кольцевую проточку 66-67 в исходном положении разъема, с двумя смежными секторами размещения контактных элементов второго типа (в которых штифт 97 влияет на величину этих секторов) и одним сектором первого типа.

Примечание:

Подразумевается, что на фиг. 13А и фиг. 13Б изображено поперечное сечение Sштр_/ штыря 82 разъема, в котором он начинает входить его поверхностью в зацепление с контактными элементами 65 в начальных точках G_Вi в первой фазе его ввода в гнездо разъема (позиция I на фиг. 12А, см. также абзац 2 на с. 13 выше), т.е. что контактные элементы 65 на фиг. 13А и фиг. 13Б еще не подняты штырем 82 вверх и находятся в исходном положении разъема.

Примером осуществления заявленного ИЗО является промышленное изделие заявителя (далее - «изделие»), изготавливаемое по рабочим чертежам изделия, спроектированным в соответствии с сущностью заявленного ИЗО. Поэтому конкретная форма осуществления заявленного ИЗО раскрыта в комплекте рабочей документации на изделие, а совокупность конструктивных признаков этой формы, существенных в отношении возможности реализации назначения заявленного ИЗО, указанного заявителем, и достижения заявленного технического результата при его осуществлении (сущность заявленного ИЗО), выделена из рабочей документации на изделие и отражена текстуально выше в настоящем описании заявленного ИЗО и в приложениях к описанию (чертежах на фиг. 9-13Б).

Из описания и чертежей заявленного ИЗО следует, что при соблюдении определенных требований к соотношению некоторых внутренних параметров изделия (разъема), сущность которого оно выражает (ограничительных конструктивных условий его осуществления), оно реализуемо:

1. в отношении его общего функционального назначения (линейное соединительное устройство жестких сильноточных токопроводов в форме токопроводящих стержней), поскольку имеет конструкцию разъема, т.е. неподвижного разъемного контакта с мощным токопроводящим каналом из металлического материала с высокой электропроводностью и конструктивной приспособленностью к соединению крупногабаритных стержневых токопроводов, а также в отношении ее частного функционального назначения, (применение преимущественно в высоковольтных выключателях с газовой или воздушной изоляцией для соединения стержневых и/или трубчатых сильноточных токопроводов, оси которых пересекаются под углом), поскольку не приспособлена для компенсации несоосности линейных шинопроводов (с газовой или воздушной изоляцией), в которых каждая секция линии может быть до 18-20 метров в длину, а подвижность таких секций в радиальном направлении для обеспечения точной соосности проводников в месте разъема минимальна;

2. в отношении способа конструктивного решения общей для прототипа и заявленного ИЗО технической проблемы, а именно: снижения электрического сопротивления в области механического сцепления элементов контактной пары разъема и, как следствие, снижение тепловыделения (теплового эффекта Джоуля) в этой области и увеличение максимального тока, который может быть безопасно передан через контактную пару, путем применения большого количества отдельных точек электрического контакта между элементами контактной пары (подвижным штырем и множественными подпружиненными контакт-деталями на стороне гнезда разъема, размещенными при помощи различных по Форме конструктивных средств по периметру цилиндрического отверстия в корпусе разъема и образующими неподвижный элемент контактной пары - «гнездо»), а также путем обеспечения существенного прижимного усилия соединения элементов контактной пары («контактного нажатия») посредством пружин на контакт-деталях;

3. в отношении возможности решения заявленной технической проблемы расширения арсенала «розеточных» контактов как технических средств вышеуказанного назначения (см. п. 1 выше) путем создания неизвестного до подачи заявки и более простого по конструкции сильноточного разъема (в части гнездового узла), альтернативного прототипу, то есть варианта известного технического решения, относящегося к устройству того же вида и назначения, обеспечивающего решение указанной общей для прототипа и заявленного ИЗО технической проблемы и достижение указанного технического результата (см. п. 2 выше);

4. в отношении возможности достижения заявленного технического результата при ее осуществлении, то есть реализации указанного назначения «розеточных» контактов (см. п. 1 выше) конструктивными средствами, альтернативными конструкции прототипа (в части гнездового узла разъема).

Таким образом, возможность осуществления заявленного ИЗО зависит от соблюдения в примере ее осуществления (изделии) ограничительных конструктивных условий ее осуществления, выраженных в аналитических формулах (7)-(11) и (15), приведенных выше. Проверка соблюдения этих ограничительных конструктивных условий по указанным формулам и с привлечением исходных конструктивных данных и аналитических формул связи внутренних параметров изделия, взятых из рабочей документации изделия, и является доказательством возможности осуществления заявленного ИЗО с реализацией им заявленного назначения и достижением заявленного технического результата.

Проверяем по Формулам (7)-(9) соблюдение первого из ограничительных конструктивных условий осуществления заявленного ИЗО, относящегося к соотношению радиальных параметров (глубины) кольцевой проточки 66-67, высоты контактных элементов 65, диаметра штыря 82 и цилиндрического отверстия 68 в корпусе разъема.

Радиальный параметр h1, т.е. величина просвета (в исходном положении разъема) между точками 90 и S на фиг. 10В-Г может быть получен либо в составе параметра (h1+h2) («монтажная высота контактных элементов») путем непосредственного измерения параметра (h1+h2) на изделии или из сборочного чертежа изделия, либо вычислением параметра h1 по аналитической формуле связи параметров разъема. Воспользуемся более сложным, но точным аналитическим способом определения параметра h1.

Формула связи относительно параметра h1 выглядит следующим образом:

где:

Rпр - радиус цилиндрической поверхности кольцевой проточки 66-67 относительно базы 93 (см. фиг. 13Б). По рабочему чертежу корпуса разъема изделия (фиг. 9) диаметр кольцевой проточки Dпр равен 74 мм (номинальный размер), следовательно Rпр = Dпр : 2=37 мм (номинальный размер);

R_Sкэ = R_Gsкэ + (S_КК : sin β) - [r1 ⋅ (1 - sin β)] : sin β (формула (23) на с. 22 выше) - радиус точки S контактных элементов 65 (см. на фиг. 10Г) относительно оси симметрии конусного кольца (ось О-О1 на фиг. 11Б и 13Б), где:

S_КК - (минимальная по ее значению) высота контактных элементов 65 в их горизонтальном положении (см. фиг. 12Б), равная расстоянию между параллельными срединными образующими их выпуклой (Q_P-S_P) и вогнутой (T_P-G_P) конических поверхностей по перпендикуляру к этим образующим (она же толщина стенки конусного кольца на фиг. 11 Б). По рабочему чертежу контактного элемента 65 S_КК=11,43 мм;

β - угол между плоскостями задней торцевой 78 и передней торцевой 77 граней контактного элемента 65 (плоскостями оснований конусного кольца - см. фиг. 11А) и образующими, соответственно, выпуклой конической 79 и вогнутой конической 80 поверхностей контактного элемента 65. По рабочему чертежу контактного элемента 65 β=85° (номинальный размер);

r1 - радиус выпуклой скругляющей тороидальной поверхности (см. на фиг. 10Г и фиг. 12А). По рабочему чертежу контактного элемента 65 параметр r1=2 мм;

R_Gsкэ= R_Gp - [r3 ⋅ cos² β] : sin β (формула (23) на с. 22 выше) - радиус точки G_S контактных элементов 65 (см. на фиг. 10Г) относительно оси симметрии конусного кольца (ось О-О1 на фиг. 11Б и 13Б), где:

R_Gp - радиус точки G_Р контактных элементов 65 (см. на фиг. 10Г) относительно оси симметрии конусного кольца (ось O-O1 на фиг. 13Б и 11Б). По рабочему чертежу контактного элемента 65 R_Gp=30,78 мм;

r3 - радиус образующей вогнутой скругляющей тороидальной поверхности, сопрягающей вогнутую коническую поверхность 80 контактных элементов 65 с его задней торцевой гранью 77 (см. фиг. 10В-Г и фиг. 12Б). По рабочему чертежу контактного элемента 65 параметр r3=2 мм;

α₁=0,5 ⋅ αсектКК - arcsin [r5 : (R_Sкэ - r5)] (формула (20) на с. 21 выше) - внутренний параметр разъема (см. фиг. 13Б, где точка 103 - одна из точек сопряжения цилиндрической поверхности, скругляющей выпуклую коническую поверхность 79 контактного элемента 65 с его боковой гранью 81),

α₂ = arcsin {(R_Sкэ : Rпр) ⋅ sin [0,5⋅αсектКК - arcsin [r5 : (R_Sкэ - r5)]]} (формула (20) на с. 21 выше) - внутренний параметр разъема (см. фиг. 13Б, где точка 103 - одна из точек сопряжения цилиндрической поверхности, скругляющей выпуклую коническую поверхность 79 контактного элемента 65 с его боковой гранью 81), где:

αсектКК - угол сектора конусного кольца (см. фиг. 13Б и 11Б); при оценке (проверке) осуществимости заявленного ИЗО по ограничительному конструктивному условию ее осуществления, выраженному формулой (15) (см. ниже на с. 31 и выше на с. 18-22 по тексту), берется по рабочему чертежу контактного элемента 65 в пределах поля допуска (18°±30°) этого параметра. Взятый по рабочему чертежу контактного элемента 65 с нижней границы его поля допуска (наименьший предельный размер), αсектКК=17,5°;

r5 - радиус скругляющей цилиндрической поверхности (см. фиг. 13Б) в плоскости контактирования H-F смежных контактных элементов 65 (см. фиг. 10Г), сопрягающей выпуклую коническую 79 поверхность контактных элементов 65 с их боковыми гранями 81 По рабочему чертежу контактного элемента 65 r5=2 мм (номинальный размер);

Вычисляем значения членов для формулы связи (25) на с. 27 выше:

R_Gsкэ=R_Gp - [r3 ⋅ cos² β]: sin β=30,78 - [2 ⋅ cos² 85°] : sin 85°=

=30,78-[2⋅0,007596]:0,996194=30,78-[0,015192]:0,996195=30,78-0,015250=30,76475 ≈30,765 (мм);

R_Sкэ=R_Gsкэ + (S_КК : sin β) - [r1 ⋅ (1 - sin β)] : sin β=30,765 + (11,43: sin 85°) - [2⋅(1- sin 85°)]:

: sin 85°=30,765+(11,43:0,996194)-[2-0,003806]:0,996194=

=30,765+11,473669-0,007612 : 0,996194 ≈ 30,765+11,474-0,008=42,231 (мм)

α₁=0,5αсектКК - arcsin [r5 : (R_Sкэ - r5)]=0,5 ⋅ 17,5 - arcsin [2:(42,231-2)]=

=8,75 - arcsin [0,049713]=8,75° - 2,849519° ≈ 8,75° - 2,85°=5,9°;

α₂=arcsin {(R_Sкэ : R_пр) ⋅ sin [0,5 ⋅ αсектКК - arcsin [r5 : (R_Sкэ - r5)]]}=

=arcsin [(42,231:37) ⋅ sin 5,9°]=arcsin [1,141378 ⋅ 0,102793]=arcsin 0,117326=

=6,737803° ≈ 6,74°.

Вычисляем параметр h1 по формуле (25) на с. 27 выше:

h1=Rпр ⋅ (1 - cos α₂) - R_Sкэ ⋅ (1 - cos α₁)=37 ⋅ (1 - cos 6,74°) - 42,231 ⋅ (1 - cos 5,9°)=37⋅(1-0,993089)-42,231⋅(1-0,994703)=37⋅0,006911-42,231⋅0,005297=0,255707-0,223698 ≈ 0,032 (мм).

Далее вычисляем параметр (h1 + h2) монтажной высоты контактного элемента 65:

(h1 + h2_max) = 0,032 мм + 12,88 мм ≈ 12,91 мм,

(h1 + h2_min) = 0,032 мм + 12,64 мм ≈ 12,67 мм, где взятый по рабочему чертежу контактного элемента 65 с учетом его поля допуска параметр h2_max=12,88 мм, h2_min=12,64 мм.

Теперь вычисляем параметр п4 предела величины [(h1+h3)-h3] выступающей из кольцевой проточки 66-67 контактных элементов 65 в исходном положении разъема (см. выше с абзаца последнего на с. 10 по абзац предпоследний на с. 11). Параметр h4 используется в формуле (8) системы неравенств (7)-(9), выражающих подсистему условий осуществления заявленного ИЗО (см. с абзаца 2 на с. 15 по абзац 1 на с. 18 выше): h4=(r3 - r4) : sin β + r4 + [h_kk - (r3 + r4)] ⋅ ctg β, где:

r3 и r4 - радиусы образующей вогнутых скругляющих тороидальных поверхностей, сопрягающих вогнутую коническую поверхность 80 контактных элементов 65, соответственно, с их задней 78 и передней 77 торцевыми гранями, в том числе в плоскости симметрии Е-Е контактных элементов 65 (см. фиг. 10В-Г). По рабочему чертежу контактного элемента 65 r3 = 2 мм, r4 = 2 мм (номинальные размеры);

h_kk - длина контактных элементов 65 в исходном положении разъема (она же высота конусного кольца - см. фиг. 10Б и фиг. 11Б). Взятый по рабочему чертежу контактного элемента 65 с учетом его поля допуска, параметр h_{КК_max}=10,18 мм, h_{КК_min}=9,82 мм;

β - угол между плоскостями задней торцевой 78 и передней торцевой 77 граней контактного элемента 65 (плоскостями оснований конусного кольца - см. фиг. 11А) и образующими, соответственно, выпуклой конической 79 и вогнутой конической 80 поверхностей контактного элемента 65. По рабочему чертежу контактного элемента 65 β=85° (номинальный размер); Таким образом:

h4_max = (r3 - r4) : sin β + r4 + [h_{КК_max} - (r3 + r4)] ⋅ ctg β = (2-2) : sin 85° + 2 + [10,18-(2+2)]⋅ ctg 85°=2+6,18⋅0,087489=2+0,540682 ≈ 2,541 мм,

h4_min=(r3 - r4) : sin β + r4 + [h_{КК_min} - (r3 + r4)] ⋅ ctg β = (2-2) : sin 85° + 2 + [9,82-(2+2)]⋅ ctg 85°=2+5,82⋅0,087489=2+0,509186 ≈ 2,509 мм,

Далее вычисляем наибольший и наименьший предельные размеры гарантированного зазора h5 (см. фиг. 12А-Б), исходя из данных о величине диаметра Dотв_кр отверстия в корпусе разъема 68 и диаметра Dштр штыря 82, полученных из рабочей документации изделия:

h5_max = [Dотв_кр _max - Dштр _min] : 2 = [52,19 мм - 49,75 мм] : 2 = 1,22 мм,

h5_min = [Doтв_кр _min - Dштр _max] : 2 = [52,00 мм - 50,00 мм] : 2 = 1,00 мм.

Далее вычисляем по формуле (4) и по известным уже величинам параметров наибольшую и наименьшую величину [(S_KK + h1*) - h3] выступающей из кольцевой проточки 66-67 части контактных элементов 65 в их горизонтальном положении (см. абзац 3 на с. 15 и фиг. 12Б). Параметр [(S_KK + h1*) - h3] используется в формуле (7) системы неравенств (7)-(9), выражающих подсистему условий осуществления заявленного ИЗО (см. с абзаца 2 на с. 15 по абзац 1 на с. 18 выше):

[(S_KK + h1*) - h3_min] = [(11,43+0,032)-10,91] = 11,462-10,91 ≈ 0,55 мм (максимум),

[(S_KK + h1*) - h3_max] = [(11,43+0,032)-11,10] = 11,462-11,1 ≈ 0,36 мм (минимум), где:

S_KK - известная уже (по рабочему чертежу контактного элемента 65) высота контактных элементов 65 в их горизонтальном положении (см. фиг. 12Б), равная 11,43 мм;

h1* - максимальная величина просвета (см. фиг. 12Б) в горизонтальном положении контактных элементов 65 между их выпуклой конической поверхностью 79 и цилиндрической поверхностью 67 кольцевой проточки 66-67 в плоскостях контактирования W этих поверхностей, перпендикулярных базе 93. Величина параметра h1* равна величине просвета h1 в исходном положении разъема (см. фиг. 10Г), т.е. не изменяется с поворотом контактных элементов 65 из их положения в исходном положении разъема в их рабочее и далее в их горизонтальное положение (см. расшифровку этого параметра к формуле (5) на с. 15-16 выше);

h3_max/h3_min - граничные значения поля допуска параметра «глубина кольцевой проточки» (см. фиг. 12Б), которые могут быть вычислены по данным из рабочего чертежа корпуса разъема 69 (от 11,1 мм до 10,91 мм).

И наконец проверяем по системе неравенств (7)-(9) на с. 17 (с учетом полей допуска параметров изделия и применением вычисленных выше параметров) соблюдение первого ограничительного конструктивного условия осуществления заявленного ИЗО:

то есть двойное неравенство (7) выполняется в любом случае;

то есть неравенство (8) выполняется в любом случае;

то есть в любом случае выполняется и неравенство (9).

Проверяем по Формулам (10)-(11) соблюдение второго из ограничительных конструктивных условий осуществления заявленного ИЗО, относящегося к соотношению длины L_ПР кольцевой проточки 66-67 и максимальной длины L_КЭГ контактных элементов 65 каждой контакт-детали в их горизонтальном положении (см. фиг. 12Б):

и

где параметры, входящие в формулу (11) (члены формулы) уже определены и вычислены выше при проверке первого условия осуществления заявленного ИЗО, а именно:

L_ПР - длина кольцевой проточки 66-67. Взятый по рабочему чертежу контактного элемента 65 с учетом его поля допуска, параметр L_{ПР_max}=25,52 мм, L_{ПР_min}=25,00 мм;

h_КК - длина контактных элементов 65 в исходном положении разъема (она же высота конусного кольца - см. фиг. 10Б и фиг. 11Б). Параметр h_{КК_max}=10,18 мм, h_{КК_min}=9,82 мм;

S_КК - высота контактных элементов 65 в их горизонтальном положении (см. фиг. 12Б) (она же толщина стенки конусного кольца на фиг. 11Б). Параметр S_КК=11,43 мм;

β - угол между плоскостями задней торцевой 78 и передней торцевой 77 граней контактного элемента 65 (плоскостями оснований конусного кольца - см. фиг. 11А) и образующими, соответственно, выпуклой конической 79 и вогнутой конической 80 поверхностей контактного элемента 65. Параметр β=85° (номинальный размер);

r4 - радиус образующей вогнутой скругляющей тороидальной поверхности, сопрягающей вогнутую коническую поверхность 80 контактных элементов 65 с их передней 77 торцевой гранью, в том числе в плоскости симметрии Е-Е контактных элементов 65 (см. фиг. 10В-Г). По рабочему чертежу контактного элемента 65 r4=2 мм (номинальный размер).

Вычисляем величину L_КЭГ:

h_{КЭГ_max}=[h_{КК_max} + S_КК ⋅ cos β - r4 ⋅ (1 - sin β + 2 ⋅ cos β)] : sin 3 = [10,18+11,43 - cos 85° -

- 2 ⋅ (1 - sin 85° + 2 ⋅ cos 85°)] : sin 85° = [10,18+11,43⋅0,087156-2⋅(1-0,996195+

+2⋅0,087156)]:0,996195=[10,18+0,996193-2⋅(1-0,996195+0,174312)]:0,996195=[10,18+0,996193-2⋅0,178117)]:0,996195=[10,18+0,996193- 0,356234)]:0,996195=10,819959:0,996195=10,861286 ≈10,86 (мм);

L_{КЭГ_min} = [h_{KK_min} + S_КК ⋅ cos β - r4 ⋅ (1 - sin β + 2 ⋅ cos β)] : sin β = [9,82+0,996193 -

- 0,356234)] : 0,996195=10,459959:0,996195=10,499911≈10,50 (мм).

Проверяем по формуле (10) (с учетом полей допуска параметров изделия и применением вычисленных выше параметров) соблюдение второго ограничительного конструктивного условия осуществления заявленного ИЗО:

25,00 мм > 2 ⋅ 10,86 мм

25,00 мм > 21,72 мм,

то есть неравенство (10) выполняется в любом случае.

Проверяем по Формуле (15) соблюдение третьего из ограничительных конструктивных условий осуществления заявленного ИЗО, относящегося к соотношению параметров контактных элементов 65, кольцевой проточки 66-67 и штифтов 97 в плоскости, перпендикулярной базе 93, в исходном положении разъема (см. с абзаца предпоследнего на с. 18 по абзац последний на с. 22 и фиг. 13А-Б):

где:

αсектКК - угол сектора конусного кольца (см. фиг. 13Б и 11Б); при оценке (проверке) осуществимости заявленного ИЗО по ограничительному конструктивному условию его осуществления, выраженному формулой (15), берется по рабочему чертежу контактного элемента 65 в пределах поля допуска (18°±30°) этого параметра. Взятый по рабочему чертежу контактного элемента 65 с нижней границы его поля допуска (наименьший предельный размер), αсектКК=17,5°;

αх, αx2 - угловые параметры (см. на фиг. 13А-Б и на фиг. 11Б). Параметры nкдт и kштф должны принимать целочисленные значения, обращающие формулу (15) в тождество при выбранных и рассчитанных по формулам связи параметрах αсектКК, αх, αx2.

Параметр αх вычисляется путем решения трансцендентного уравнения вида:

которое может быть получено при математическом описании заявленного ИЗО с применением известных методов (теорем) плоской тригонометрии и методов инженерного проектирования, где A, D и r6 - параметры этого уравнения, которые вычисляются по формулам связи внутренних параметров заявленного ИЗО (см. выше расшифровку к формуле (15) на с. 21-22). Вычисляем промежуточные величины для расчета этих параметров и сами эти параметры:

Z=R_Sкэ ⋅ cos α₁ - Rпр ⋅ cos α₂ = 42,231 ⋅ cos 5,9° - 37 ⋅ cos 6,74 = 42,231 ⋅ 0,994703 -

- 37 ⋅ 0,993083=5,263009393 ≈ 5, 26 (мм) - промежуточная величина для вычисления параметра А, где:

R_Sкэ=R_Gsкэ+(S_КК : sin β) - [r1⋅(1 - sin β)] : sin β = 30,765 + (11,43 : sin 85°) - [2⋅(1-sin 85°)] : sin 85°=30,765+(11,43:0,996194)-[2⋅0,003806]:0,996194=30,765+11,473669-0,007612:0,996194 ≈ 30,765+11,474-0,008=42,231 (мм);

R_Gsкэ=R_Gp - [r3 ⋅ cos² β] : sin β = 30,78 - [2 ⋅ cos² 85°] : sin 85° =

=30,78-[2⋅0,007596]:0,996194=30,78-[0,015192]:0,996195=30,78-0,015250=30,76475 ≈30,765 (мм);

α₁ = 0,5αсектКК - arcsin [r5 : (R_Sкэ - r5)]=0,5⋅17,5 - arcsin [2:(42,231-2)]=

=8,75 - arcsin [0,049713]=8,75° - 2,849519° ≈ 8,75° - 2,85°=5,9°;

α₂ = arcsin {(R_Sкэ: Rпр) ⋅ sin [0,5⋅αсектКК - arcsin [r5 : (R_Sкэ - r5)]]}=

=arcsin [(42,231:37) ⋅ sin 5,9°]=arcsin [1,141378 ⋅ 0,102793]=arcsin 0,117326=

=6,737803° ≈ 6,74°;

Rпр - радиус цилиндрической поверхности кольцевой проточки 66-67 относительно базы 93 (см. фиг. 13Б). По рабочему чертежу корпуса разъема изделия (фиг. 9) диаметр кольцевой проточки Dпр равен 74 мм (номинальный размер), следовательно Rпр = Dпр : 2=37 мм (номинальный размер);

D = r6 - Z ⋅ sin (0,5 ⋅ αсектКК) = 2 - 5,263 ⋅ sin 8,75°=2-5,263⋅0,152123 ≈ 2-0,800623= ≈1,199377 ≈ 1,2, где: r6 - радиус скругляющей цилиндрической поверхности (см. фиг. 13Б) в плоскости контактирования H-F смежных контактных элементов 65 (см. фиг. 10Г), сопрягающей вогнутую коническую 79 поверхность контактных элементов 65 с их боковыми гранями 81 По рабочему чертежу контактного элемента 65 r5=2 мм (номинальный размер).

Таким образом, параметр αх должен рассчитываться по трансцендентному уравнению вида:

Корень этого уравнения равен: αх=1,6679505 ≈ 1,668°. Сделаем проверку этого корня: 27,502153 ⋅ sin 1,668° + 1,2 ⋅ cos 1,668° - 2 = 27,502153⋅0,029108+1,2⋅0,999576-2 = 0,800533+1,199491-2 = 0,000024 ≈ 0. (Неточное значение результата проверки нулю обусловлено приблизительным характером корней трансцендентных уравнений вообще и таким же характером расчета корня αх вышеуказанного уравнения (16) с конкретными параметрами).

Параметр αх2 вычисляется по аналитической формуле (10), приведенной на с. 22 выше:

где k=(Rц_штф : Rпр) - коэффициент уровня размещения штифта 97 (в кольцевой проточке 66-67) на уровне, определяемом расстоянием от его продольной оси симметрии до базы 93 (радиусом Rц_штф, см. фиг. 13Б, «уровень размещения штифта»). По рабочему чертежу корпуса разъема 69 (фиг. 9) Rц_штф = 31 мм (номинальный размер);

Dштф - диаметр штифта (или штифтов) 97 (см. на фиг. 9). Согласно рабочей документации на изделие Dштф = 3 мм (номинальный размер), следовательно:

Rпр, α₁ и α₂, αсектКК - см. выше расшифровку к формулам (15)-(16) на с. 31-32.

Проверяем по формуле (15) соблюдение третьего условия осуществления заявленного ИЗО, приняв nкдт = 16 (контакт-деталей), kштф = 1 (штифт):

Вычисленное значение параметра αсектКК (угол сектора конусного кольца совпадает с выбранным значением. Следовательно, третье ограничительное конструктивное условие осуществления заявленного ИЗО вместе с первыми двумя выполняется, из чего следует, что о заявленное ИЗО осуществимо с реализацией им заявленного назначения и достижением заявленного технического результата.

Пояснения к тексту описания заявленного ИЗО (связанные со ссылками)

1. «Цилиндрическая проточка» есть кольцевое углубление на наружной или внутренней цилиндрической поверхности детали (кольцевой желоб или закрытый кольцевой паз), боковые стенки которого перпендикулярны образующим цилиндрической поверхности проточки.

2. «Заплечик» есть переходная торцовая поверхность от одного сечения оси или вала к другому для упора установленных деталей.

Изобретение относится к технике высоких напряжений, в частности к сильноточным механическим неподвижным разъемным однополюсным одноступенчатым контактам электрической цепи. Технический результат - уменьшение электрического сопротивления в области механического сцепления элементов контактной пары разъема. Каждая из контакт-деталей на стороне гнезда разъема представляет собой зеркально симметричную составную конструкцию, состоящую из двух конгруэнтных деталей, выполненных из металлического материала с высокой электропроводностью, в форме сектора конусного кольца со скругленными кромками, установленных в цилиндрическую проточку на поверхности цилиндрического отверстия в токопроводящем корпусе разъема из металлического материала с высокой электропроводностью по периметру кольцевой проточки в два круговых ряда, друг к другу их передними торцевыми гранями, в которых выполнены посадочные пазы под распорные стальные витые пружины сжатия, и зафиксированных в этом положении пружинами через стальные упоры. С гнездом разъема входит в механическое зацепление токопроводящий штырь из металлического материала с высокой электропроводностью цилиндрической формы, переходящей в коническую поверхность на его конце, взаимодействующем с гнездом разъема. 22 ил.

Однополюсный сильноточный разъем, включающий токопроводящий корпус разъема из металлического материала с высокой электропроводностью в функции основания гнезда разъема с цилиндрическим отверстием в корпусе разъема; кольцевую проточку цилиндрической формы на поверхности цилиндрического отверстия в корпусе разъема, боковые стенки которой перпендикулярны образующим цилиндрической поверхности кольцевой проточки (кольцевой желоб или кольцевой паз); контакт-детали на стороне гнезда разъема, состоящие из контактных элементов, выполненных из металлического материала с высокой электропроводностью в форме шестигранника со скругленными кромками, две грани которого (боковые грани контактных элементов) являются конгруэнтными, при этом контактные элементы с закрепленными в них через посадочный паз распорными стальными витыми пружинами сжатия (далее - «посадочный паз» и «пружины») установлены по периметру кольцевой проточки по меньшей мере в один круговой ряд без промежутков с упором их боковыми гранями в боковые грани смежных контактных элементов одного ряда и одной из двух граней, отличных от их торцевых граней, в цилиндрическую поверхность кольцевой проточки в двух точках, а также с упором их торцевой гранью, противоположной грани, в которой выполнен посадочный паз, в боковую стенку кольцевой проточки, зафиксированы в кольцевой проточке под действием реакции пружин и образуют гнездо разъема; пружины, закрепленные в каждом из контактных элементов через посадочный паз в его торцевой грани, противоположной грани, которой контактный элемент контактирует с боковой стенкой кольцевой проточки, и находящиеся в состоянии сжатия, реакция от которого направлена на каждый из контактных элементов по продольной оси симметрии посадочного паза в нем, смещенной в сторону оси симметрии гнезда разъема относительно двух точек упора контактного элемента в цилиндрическую поверхность кольцевой проточки в исходном положении разъема и относительно всех точек упора контактного элемента в корпус разъема в рабочем положении разъема; токопроводящий штырь из металлического материала с высокой электропроводностью цилиндрической формы, переходящей в коническую поверхность на его конце, взаимодействующем с гнездом разъема, которая имеет форму усеченного прямого кругового конуса с радиусом нижнего основания, равным радиусу цилиндрической поверхности штыря, отличающийся тем, что кольцевая проточка выполнена в форме закрытого кольцевого паза на поверхности цилиндрического отверстия в корпусе разъема; каждая из контакт-деталей представляет собой зеркально симметричную составную конструкцию, состоящую из двух конгруэнтных контактных элементов, имеющих исходную форму сектора конусного кольца со стенкой одинаковой толщины (сектора усеченного прямого кругового конуса с продольным концентричным конусным отверстием, геометрически подобным форме конуса), а все кромки исходной формы сектора конусного кольца в контактных элементах являются скругленными; попарно сопряженные в контакт-деталь контактные элементы установлены в кольцевой проточке в два круговых ряда, друг к другу их передними торцевыми гранями, в которых выполнены посадочные пазы, и зафиксированы в этом положении в кольцевой проточке сопрягающими их пружинами, сила реакции которых направлена на контактные элементы по продольной оси симметрии посадочных пазов в них и перпендикулярно их торцевым граням через стальные упоры (далее - «упор(ы) пружины»), состоящие из оси упора пружины с поперечным сечением любой формы и перпендикулярной этой оси увеличенной в сечении упорной плоской торцевой части оси упора пружины («пяты упора пружины»), форма которой в поперечном сечении геометрически подобна форме посадочного паза, при этом каждая пружина насажена на оси упоров пружины попарно сопряженных контактных элементов и упирается контактными площадками ее конечных витков в заплечики пят обоих упоров пружины, установленных с гарантированным зазором в посадочные пазы этих контактных элементов; зеркально симметричные контакт-детали, состоящие из двух попарно сопряженных указанным способом контактных элементов, установленные по периметру кольцевой проточки в круговой ряд, зафиксированы от перемещения вдоль цилиндрической поверхности кольцевой проточки по меньшей мере одним штифтом цилиндрической или близкой к цилиндрической формы, посаженным в соосные переднее сквозное и заднее глухое отверстия под штифт, выполненные в боковых стенках кольцевой проточки, общая ось которых параллельна оси симметрии цилиндрического отверстия в корпусе разъема, при этом контакт-детали установлены по периметру кольцевой проточки в круговой ряд вместе со штифтами без промежутков; величина параметра конусности конической поверхности штыря на его конце, взаимодействующем с гнездом разъема, больше величины параметра конусности конусного кольца, в форме сектора которого со скругленными кромками выполнены контактные элементы, а нижеуказанные внутренние параметры конструкции разъема одновременно удовлетворяют следующим условиям:

,

где h1 - величина максимального просвета между выпуклой скругляющей тороидальной поверхностью контактного элемента и цилиндрической поверхностью кольцевой проточки в плоскости их контактирования H-F в исходном положении разъема;

h2 - высота контактных элементов в исходном положении разъема;

h3 - глубина кольцевой проточки;

(h1 + h2) - монтажная высота контактного элемента;

h5 - гарантированный зазор между рабочей (цилиндрической) поверхностью штыря разъема и цилиндрической поверхностью отверстия в корпусе разъема;

S_кк - высота контактных элементов в их горизонтальном положении, равная расстоянию между параллельными срединными образующими их выпуклой (Q_p-S_p) и вогнутой (T_p-G_p) конических поверхностей по перпендикуляру к этим образующим (она же толщина стенки конусного кольца);

r3 и r4 - радиусы образующей окружности вогнутых скругляющих тороидальных поверхностей, сопрягающих вогнутую коническую поверхность контактных элементов, соответственно, с их задней и передней торцевыми гранями, в том числе в плоскости симметрии контактных элементов;

h_кк - длина контактных элементов в исходном положении разъема (она же высота конусного кольца);

β - угол между плоскостями задней торцевой и передней торцевой граней контактных элементов (плоскостями оснований конусного кольца) и образующими, соответственно, выпуклой конической и вогнутой конической поверхностей контактных элементов;

и

где L_ПР - длина кольцевой проточки, равная расстоянию между плоскостями ее боковых стенок по перпендикуляру к этим плоскостям;

L_{КЭ_Г} - длина контактных элементов каждой контакт-детали в их горизонтальном положении в кольцевой проточке, измеряемая в направлении измерения длины L_ПР кольцевой проточки;

h_кк - длина контактных элементов в исходном положении разъема (она же высота конусного кольца);

S_кк - высота контактных элементов в их горизонтальном положении, равная расстоянию между параллельными срединными образующими их выпуклой (Q_p-S_p) и вогнутой (T_p-G_p) конических поверхностей по перпендикуляру к этим образующим (она же толщина стенки конусного кольца);

β - угол между плоскостями задней торцевой и передней торцевой граней контактных элементов (плоскостями оснований конусного кольца) и образующими, соответственно, выпуклой конической и вогнутой конической поверхностей контактного элемента 65;

r4 - радиус образующей окружности вогнутой скругляющей тороидальной поверхности, сопрягающей вогнутую коническую поверхность контактных элементов с его передней торцевой гранью, в том числе в плоскости симметрии контактных элементов.