Электрический соединитель
Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности стыковки соединителя, увеличение точности возврата плавающей части соединителя в исходное положение без увеличения габаритов соединителя. На основании 1 с помощью эластичного элемента 2 закреплен подвижный корпус 3. Выступы 10 эластичного элемента 2 входят в пазы 11 корпуса 3 и основания 1. При введении корпуса 6 штифт 8 по ловителю 4 попадает в паз 5. При этом корпус 3 поворачивается на некоторый угол. 7 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроразъемным устройствам, и может быть использовано для автоматической межблочной стыковки электрических коммуникаций различного назначения. Целью изобретения является повышение надежности стыковки соединителя, увеличение точности возврата плавающей части соединителя в исходное положение без увеличения габаритных размеров электрического соединителя. На фиг.1 изображена одна из частей электрического соединителя, содержащая эластичный элемент, а также фрагмент ответной части соединителя в расстыкованном состоянии; для лучшей иллюстрации устройства часть электрического соединителя показана с местным разрезом по плоскости симметрии; на фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 показана развертка эластичного элемента; на фиг. 5 конструкция эластичного элемента; на фиг. 6 показан рабочий момент стыковки электрического соединителя; на фиг. 7 разрез В-В на фиг. 6. Для большей наглядности подвижный корпус повернут вокруг номинальной оси на угол 
относительно основания. Электрический соединитель состоит из двух частей: вилки и розетки. Первая часть соединителя, устанавливаемая на стационарном относительно объекта блоке, содержит основание 1, эластичный элемент 2 и подвижный корпус 3. На боковой поверхности подвижного корпуса 3 имеется ловитель 4 и паз 5. Вторая часть, устанавливаемая на отрывном блоке (см.фиг.1,2,3), содержит полый корпус 6 с коническим ловителем 7 и штифтом 8. Внутри корпуса 6 располагаются контактные элементы. На подвижном корпусе 3 и основании 1 имеются кольцевые проточки 9 одинакового диаметра D. На донных поверхностях проточек 9 подвижного корпуса и основания имеются одинаковые пазы длиной А и шириной С. Проточки 9 образуют полость, в которой расположен эластичный элемент 2. Эластичный элемент выполнен в виде ленты длиной на 3% больше периметра проточек с несколькими рядами продольных прорезей (см.фиг.4 и 5), смещенных друг относительно друга в соседних рядах на половину их длины. На концах торцовых поверхностей эластичного элемента 2 имеются четыре выступа 10 длиной В, а расстояние L между выступами определяется из соотношения: L 2 
R A, (1) где А длина паза; R радиус проточки в подвижном корпусе и основании. Количество рядов прорезей и количество прорезей в ряду выбирают из условия необходимой жесткости и прочности, но не менее трех рядов и трех прорезей в ряду, чтобы выступы на эластичном элементе 2 не мешали перемещением подвижного корпуса 3 относительно основания 1, длина пазов А и длина выступов В должны удовлетворять соотношению: A 2B -
, B=2G + 
+ (2) а ширина С паза выбирается из условия C 
G + 2H, (3) где G допустимая величина радиального смещения подвижного корпуса (на фиг.2 эта величина равна радиальному зазору 
между подвижным корпусом и основанием); 
величина, определяющая линейное перемещение свободного конца упругого элемента при повороте подвижного корпуса вокруг оси стыковки на заданный угол; 2Н удвоенная толщина эластичного элемента, так как в пазах происходит нахлест свободных концов упругого элемента. Так как длина развертки эластичного элемента 2 больше периметра проточек 9 в подвижном корпусе и основании, а расстояние между выступами на эластичном элементе выбрано из соотношения (1), то эластичный элемент, помещенный в полость, образованную проточками подвижного корпуса и основания, скручивается в спираль, а выступы 10 на эластичном элементе 2 попадают в пазы 11 подвижного корпуса 3 и основания 1. При этом эластичный элемент 2 будет оказывать равномерное радиальное давление на боковые поверхности проточек 9, а выступы 10 эластичного элемента 2 упрутся в боковые стенки пазов 11 на подвижном корпусе и основании, фиксируя исходное состояние подвижного корпуса 3 по оси стыковки и вокруг оси стыковки. Выступы на концах торцовых поверхностей эластичного элемента должны обеспечивать зацепление эластичного элемента за боковые поверхности выступов, взаимодействующие с пазами должны образовывать угол с торцовой поверхностью эластичного элемента не более 90о, в противном случае зацепление не будет обеспечиваться. Длину А паза, ширину С паза выбирают из условия, при котором подвижный корпус свободно перемещается относительно основания в пределах допускаемых смещений (радиальных и угловых относительно оси стыковки и вокруг оси стыковки). Расстояние L между выступами на эластичном элементе выбирают из условия обеспечения упора внутренних боковых поверхностей выступов в боковые поверхности пазов подвижного корпуса и основания. Устройство работает следующим образом. Ответные части соединителя, установленные на блоках, перед стыковкой могут находиться одна относительно другой в положении, смещенном от номинального, вследствие неточности изготовления и установки блоков в объекте. При сближении блоков подвижный корпус 3 упирается в коническую поверхность ловителя 7 корпуса 6. Реакция конической поверхности ловителя имеет осевую и радиальную составляющие. Жесткость эластичного элемента в радиальном направлении меньше, чем жесткость в осевом направлении, поэтому подвижный корпус 3 под действием радиальной составляющей смещается в направлении оси корпуса 6. Проточки 9 подвижного корпуса 3 и основания 1 занимают несоосное положение. Так как длина пазов 11 подвижного корпуса 3 и основания 1 больше длины выступов 10 на эластичном элементе 2, боковые усилия сжимают эластичный элемент, увеличивая нахлест 12 свободных концов. Сдвиг подвижного корпуса происходит до тех пор, пока не совпадут сопрягаемые поверхности корпусов 3 и 6. При наличии взаимного углового перекоса корпусов 3 и 6 вдоль оси стыковки эластичный элемент сжимается неравномерно, обеспечивая перемещение корпуса 3 в положение, соосное с корпусом 6. При наличии взаимного разворота корпусов 3 и 6 вокруг продольной оси после совмещения осей Y подвижного корпуса 3 и корпуса 6 штифт 8 попадает в наклонную поверхность ловителя 4, на которой происходит разложение усилия стыковки на две составляющие. Одна из них направлена вдоль оси стыковки, и ее действие на эластичный элемент не отличается от описанного ранее. Другая составляющая поворачивает подвижный корпус 3 вокруг оси стыковки. В качестве примера рассмотрим поворот подвижного корпуса по часовой стрелке. При повороте подвижный корпус 3 поверхностью 13 паза оказывает давление на поверхность 14 выступа на эластичном элементе 2, но поверхность 15, расположенная на противоположном торце эластичного элемента 2, зацепляется за поверхность 16 паза в основании и препятствует этому повороту. Дальнейший поворот подвижного корпуса 3 вызывает деформацию подвижного элемента 2, увеличивая величину нахлеста 12. Увеличение нахлеста 12 будет происходить до того момента, пока штифт 8 не попадет в паз 5. Этот момент свидетельствует о полном совмещении обеих частей соединителя по осям Z и Х. Так как длина паза определяется соотношением (2), данный поворот возможен в пределах допускаемого угла поворота, выбираемого исходя из требований конструкции. Предельный угол поворота соответствует упору поверхности 17 выступа в боковую поверхность 16 паза в основании. После расстыковки соединителя эластичный элемент возвратит подвижный корпус в исходное положение, при этом проточки и пазы в подвижном корпусе и основании придут в соосное положение. Экспериментально подтверждена работоспособность электрического соединителя с использованием предлагаемого соединителя на макетном образце. Макетный образец имел следующие параметры: Толщина эластичного элемента, мм 0,5 Ширина эластичного элемента, мм 5,0 Длина развертки эластич- ного элемента, мм 63 Количество рядов прорезей 3 Количество прорезей в ряду 3 Длина прорезей, мм 19 Ширина прорезей, мм 0,6 Расстояние между рядами, мм 0,8 Диаметр проточек, мм 19 Максимальное усилие в радиальном направлении, кгс 2,6 Усилие полного сжатия элас- тичного элемента в осевом направлении, кгс 10,7 Длина выступов, мм 5 Длина пазов, мм 10 Допустимое радиальное смещение, мм 2,5 Допустимый угол закрут- ки, град 3 Расчет эластичного элемента на прочность и жесткость в осевом направлении производили по методике. Расчет жесткости эластичного элемента при деформации под действием смещения корпуса 3 относительно основания 1 и закрутки корпуса 3 вокруг оси стыковки производили методом расчета кривых брусьев. Преимуществом предлагаемого соединителя является то, что выполнение в подвижном корпусе и основании соединителя пазов, а на концах обоих торцовых поверхностей эластичного элемента выступов, размещение выступов эластичного элемента в пазах подвижного корпуса и основания и выбор длины, ширины пазов и расстояния между выступами на эластичном элементе из соотношений (1), (2), (4) позволяет без увеличения габаритных размеров разъема обеспечить ориентацию и возврат в исходное положение подвижного корпуса относительно основания по углу разворота вокруг номинальной оси стыковки и тем самым повысить надежность стыковки многополюсных соединителей. Положительный эффект достигается за счет повышения надежности стыковки соединителя, увеличения точности возврата плавающей части соединителя в исходное положение без увеличения габаритов соединителя.
Формула изобретения
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ по авт. св. N 1353252, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности стыковки соединителей, увеличения точности возврата плавающей части соединителя в исходное положение без увеличения габаритов соединителя, в подвижном корпусе и основании вилочной или розеточной части соединителя выполнены пазы, а на концах обеих торцовых поверхностей эластичного элемента выполнены выступы, при этом выступы эластичного элемента расположены в пазах подвижного корпуса и основания с возможностью перемещения в пределах пазов, причем длина А паза и длина В выступа выбраны из соотношенийA = 2B-
;
где G допустимая величина радиального смещения подвижного корпуса от номинальной оси стыковки;
R радиус проточки в подвижном корпусе и основании;
допустимый угол поворота подвижного корпуса вокруг номинальной оси стыковки относительно основания, град. d- величина нахлеста концов эластичного элемента в исходном состоянии.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 18.02.2005
Извещение опубликовано: 20.01.2006 БИ: 02/2006
