ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ БЫСТРОГО СОЕДИНЕНИЯ ЧАСТЕЙ ИХ ОТНОСИТЕЛЬНЫМ, НЕБОЛЬШИМ ПОВОРОТОМ Советский патент 1931 года по МПК F16B39/28 

Для увеличения сопротивления взаимному осевому смещению двух соединенных частей, из коих одна имеет вид стержня, проникающего в отверстие другой, и обе имеют трущиеся цилиндрические поверхности с направляющими для образующих очерченными по архимедовой спирали, - эти взаимно трущиеся поверхности снабжены кольцевыми или спиралевидными гребнями, входящими при относительном повороте соединяемых частей в соответствующие противолежащие им выемки.

На чертеже фиг. 1 изображает теоретическое построение направляющей для образующей цилиндрической поверхности соединяемых частей; фиг. 2 - продольный разрез двух соединенных частей, снабженных кольцевыми гребнями и выемками в разомкнутом положении; фиг. 3 - то же, в поперечном разрезе; фиг. 4 - продольный разрез тех же соединенных частей в сомкнутом положении; фиг. 5 - то же, в поперечном разрезе; фиг. 6, 7 и 8 - различные профили гребней и выемок соединяемых частей в продольном разрезе.

Для быстрого соединения двух частей, из коих одна имеет форму стержня a, проникающего в отверстие или гнездо другой части b, соприкосновение обеих частей осуществляется по цилиндрическим поверхностям, имеющим в качестве направляющих для образующих этих поверхностей части архимедовой спирали, оба конца которой соединены произвольной кривой. При угловом смещении одной части относительно другой обе части взаимно связываются трением по спиралевидным поверхностям и остаются в таком положении при прекращении действия усилия, вызвавшего их соприкосновение, при условии, если угол α (фиг. 1), образованный перпендикуляром p к самому малому радиусу-вектору co и касательной t к спирали в конце этого радиуса, таков, что tg α<f, где f - коэффициент трения соприкасающихся материалов. Этому углу α можно придать величину достаточно малую, чтобы фрикционная связь между элементами была достаточно сильной, но в тех случаях, когда соединяемые части испытывают значительные продольные усилия, или когда они подвержены изгибающим усилиям, сила трения становится недостаточной, чтобы противостоять смещению одного элемента относительно другого в осевом направлении. Для предотвращения разъединения частей при таких обстоятельствах поверхности двух частей a и b снабжаются гребнями и выемками с произвольным профилем, соприкасающимися между собой в обеих соединяемых частях так, что при угловом перемещении одной части относительно другой, гребни одной части входят в выемки другой и в сомкнутом положении противодействуют относительному осевому передвижению частей.

Профили гребней и выемок на трущихся поверхностях соединяемых частей могут быть или треугольными с закругленными вершинами (фиг. 6), или очерченными по полуокружностям (фиг. 7), или трапецоидальными с закругленными верхними сторонами (фиг. 8), или какой-либо другой формы, при чем каждый гребень и каждая выемка могут быть самозамыкающимися в виде кольца, расположенного в плоскости перпендикулярной к продольной оси соединяемых частей, или же для образования цилиндрической поверхности эти элементы профиля могут располагаться в виде спиральных нарезок следующих одна за другой по винтовым линиям.

Для введения соединяемой стержневой части в отверстие объемлющей части между вершинами гребней обеих частей сохраняется промежуток j величиной около одной десятой миллиметра. Выемки одной части располагаются против гребней другой, а затем, при повороте ввинчивающейся части a по стрелке f (фиг. 3 и 5), в то время как элемент b остается неподвижным, гребни части a проникают в выемки b′ части b, а гребни части b проникают в выемки a′ части а.

Глубина выемок должна быть выбрана таким образом, чтобы для достижения соприкосновения и для заклинивания соединяемых частей, надо было поворачивать части одну относительно другой не более чем на 90°. Так, например, если гребни входят вершинами в дно выемок, для частей, у которых образующая спираль имеет наибольший радиус-вектор в вершине гребня 10 мм и шаг 3 мм, а радиальный зазор, допускающий ввинчивание, равен 0,1 мм, то для того, чтобы вершины гребней заклинивались вдоль оси, надо повернуть ввинчиваемый элемент на угол γ, коего величина получается из уравнения: , а для того, чтобы вершины гребней пришли в соприкосновение с основаниями выемок при глубине выемок равной 0,5 мм, надо повернуть еще на угол δ, где величина δ получается из уравнения: , или , т.е. полный поворот должен быть сделан на 72°. Если же соприкосновение частей происходит на поверхностях m, n под углом β (фиг. 6 и 8), то условие необходимое для того, чтобы заклинивание произошло и сохранилось, выражается в виде: . Из этого следует, что можно значительно увеличить угол α и, следовательно, шаг спирали и глубину выемок. В вышеприведенном примере можно было, придавая выемкам профиль равностороннего треугольника при β=30°, получить спирали с шагом 6 мм и глубиной выемок около 1 мм, не уменьшая величины заклинивания.

Гребни, выполненные по спиралям, следующим одна за другой по винтовой линии, при смыкании частей a и b вызывают относительное смещение частей в направлении оси соединения.

1. Приспособление для быстрого соединения частей их относительным, небольшим поворотом, из коих одна часть имеет вид стержня, ограниченного цилиндрическою поверхностью с направляющею для образующей - в виде архимедовой спирали, а другая часть снабжена соответствующего вида отверстием или гнездом, характеризующееся тем, что как цилиндрический стержень а (фиг. 2-5), так и отверстие или гнездо соединяемой части b снабжены кольцевыми гребнями, входящими, при относительном повороте частей а и b, в кольцевые соответствующие выемки указанных частей, образованные гребнями, которым может быть придан любой профиль (фиг. 6-8).

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 приспособления, отличающееся тем, что вместо кольцевых гребней смыкаемые части снабжены соответствующего вида спиральными нарезками, следующими одна за другой по винтовым линиям.