Устройство для демонстрации свойств резьбового соединения Советский патент 1990 года по МПК G09B23/08 

Изобретение относится к моделям,, применяемым в демонстрационных целязс для облегчения усвоения студентами учебного материала.

Целью изобретения является повышение наглядности демонстрации самоторможения в винтовой паре, а также влияния угла подъема винтовой линии на,ряд характеристик винтовой пары: шаг, ход, скорость перемещения, частоту вращения.

На фиг.1 изображено устройство, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 и 5 - вставные элементы для изменения контактирующих материалов винтовой пары; на фиг.6 винтовая пара с вставными элементами; на фиг.7 - разрез В-В на фиг.6.

Устройство для демонстрации свойств резьбового соединения содержит винтовую 1щлиндрическую пружину 1, навитую, в частности, из прутка прямоугольного сечения или квадратного, и витую цилиндрическую пружину 2, устроенную аналогично пер- вой. Пружины имеют одни и те же исходные параметры (шаг, диаметр и .размер прутка), контактируют одна с другой поверхностями, расположенными между витками (фиг.-1), при этом имитируется сопряжение винтовой пары. Пружина 1 является моделью винта и посажена на цилиндрический стержень 3

00

соосно. Она является пружиной сжатия а угол подъема её витков превышает угол трения материала, из которого изготовлены пружины в зоне их контактирования. Нижним кондом пружина 1 опирается на упорное кольцо 4,, посаженное на стержень 3, а верхним :на гайку 5, навинченную на стержень с другой стороны. Для уменьшения сопротивления вращению гайки пружи- на опирается на нее через упорный шарикоподшипник 6. Бобышки 7 по периметру гайки обеспечивают удобный захват ее руками при вращении. Стержень удерживается в вертикальном положении рамой, состоящей из верхнего 8 и нижнего 9 оснований, скрепленных вертикальньми стойками 10 и 11. Нижнее основание опирается на горизонтальную поверхность посред- ,ством ножек 12 и 13, разнесенных вокруг вертикальной оси стержня. Ра диально-упорные подшипники 14 и 15, посред ством которых и стаканов 16 и 17 стержень установлен в основани рамы, обеспечивают последнему возможность свободного врагцения. Упорное кольцо 18 позволяет разгрузить I

радиально-упорные подшипники от осевой нагрузки со стороны пружины 1 и тем самым уменьшить сопротивление свободного вращения винта. Верхний конец стержня содержит квадратный хвостовик 19 для съемной рукоятки (не показана) дпя принудительного вращения стержня или его удержания при вращении гайки 5.

Пружина 2 является моделью гайки и прикреплена посредством своих отогнутьк концов 20 и 21 к двум параллельным шайбам 22 и 23. Для этог в шайбах и притянутых к ним винтами 24 и 25 накладках 26 и 27 профрезиро- ваны пазы.. Расстояние между шайбам а следовательно, и угол подъема витков подъема пружины 2 регулируются винтами 28 и 29. Направление резьбы на концах винтов различное, чем и обеспечивается сближение или удалений шайб при вращении винтов. Для захвата винтов ключом . в средне части 30 и 31 они имеют квадратное сечение.

С целью замены материала тр.ущих;- ся пар в зоне контактирования пружин 1 и 2, имитирующих винтовую пару, могут применяться вставные элементы 32 в виде полукольцевых тон

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ких пластин соответствующего виткам пружин размера. Фиксирование вставных элементов на поверхностях пружин обеспечивает их отогнутые концы 33, расположенные в отверстиях 34, выполненных под щпс в пружинах 1 и 2.

Выполненные на шайбах плечи 35 и 36 обеспечивают удержание цружины 2 от проворачивания, допуская только ее линейное перемещение вдоль оси стержня 3, скользя по стойкам 10 и 11 рамы.

На стойках могут быть нанесены деления в миллиметрах для определения хода пружины 2, имитирующей гайку, в зависимости от угла поворота стержня 3 и угла подъема витков пружин.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают устройство на горизонтальную поверхность и вращением стержня 3 совместно с пружиной 1, имитирующей винт, демонстрируют перемещение пружины 2, имитирующей гайку. По делениям на стойках определяют ход гайки в зависимости от количества оборотов винта.

Затем посредством гайки 5 сжимают пружину 1, уменьшая тем самым угол подъема резьбы имитируемого винта. Вращением винтов 28 и 29 добиваются соответствующего уменьшения угла подъема резьбы имитируемой пружиной 2 гайки. Повторяя демонстрацию перемещения гайки вращением винта, показывают, что при прежнем количестве оборотов винта ход гайки згменьшается.

I .

Модель позволяет также продемонстрировать возникновение эффекта самоторможения винтовой пары при уменьшении угла подъема винтовой линии до определенного значения. Для этого вначале (до уменьшения угла подъема винтовой линии) перемещением модели гайки вдоль стоек 10 и 11 показывают, что модель винта совершает вращения, соответствующие по количеству оборотов ходу гайки. Затем, постепенно уменьшая угол подъема винтовых линий обеих пружин 1 и 2, демонстрируют, как при определенном его значении (соответствующем углу трения материалов . :имитируемых винта и гайки, т.е. пружин 1 и 2) перемещением гайки невозможно заставить винт вращаться

что свидетельствует о возникновении эффекта самоторможения.

Влияние на угол подъема винтовой линии, при котором наступает самоторможение контактирующих материалов, а также коэффициента их трения демонстрируют вставными элементами 32, материал которых отличается от материала пружин. Эти элементы располагают в зоне контакта, заменяя тем самым одну пару трения другой.

Форм у л а из обретения

1.Устройство для демонстрации свойств резьбового соединения, содержащее модель винта и взаимодействующую с ней модель гайки и средство для регулирования деформации растяжения-сжатия модели винта, имеющее связанную с последней регулировочную гайку, отличающееся тем, что, с целью повышения наглядности демонстрации самоторможения и влия-

069876

ния угла подъема винтовой линии на характеристики винтовой пары, оно имеет средство для регулирования де- формации растяжения-сжатия модели гайки, при этом модель винта и модель гайки выполнены в виде винтовых пружин.

2.Устройство поп.1,отли- 0 чающееся тем, что средство для регулирования деформации модели винта имеет цилиндрический стержень с упором на конце, пропущенный сквозь осевое отверстие пружины, моделирую15 щей винт, регулировочная гайка установлена на стержне, при этом один конец пружины связан с упором стержня, в второй - с регулировочной гайкой.

20 3. Устройство по п.1,. отличающееся тем, что средство для регулирования деформации модели гайки состоит из двух шайб, прикрепленных к концам пружины, и регули25 ровочньгх винтов, связывающих шайбы между собой.

Изобретение относится к демонстрационным моделям, применяемым как средства обучения. По сравнению с известными оно позволяет повысить наглядность демонстрации самоторможения и влияния угла подъема винтовой линии на характеристики винтовой пары. Достигается это выполнением винтовой пары в виде двух винтовых пружин 1 и 2, одна из которых имитирует винт, а вторая - гайку. Пружины снабжены устройствами регулирования деформации растяжения - сжатия для изменения угла подъема винтовых линий. У пружины 1 это устройство состоит из стержня 3 и гайки, у пружины 2 - из двух параллельных шайб 22 и 23 и винтов 30 и 31. Смонтировано устройство на раме посредством радиально-упорных подшипников 14 и 15. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

/5

А-А

ю 9

Фиг. 2

9игА

иг.З

Л

W

Фиг,. 5

JJ

в-в

J4

Фиг. 7