Соединительно-разъединительный механизм

 

Соединительно-разъединительный механизм относится к области машиностроения и предназначен для соединения деталей. Соединительно-разъединительный механизм содержит две соосно установленные детали, соединительный элемент, выполненный в виде разрезного деформируемого кольца, размещенного в совмещенных кольцевых канавках с начальным радиальным давлением на несколько пар симметрично установленных взаимно перпендикулярных штоков. В каждой паре радиальный шток установлен с возможностью перемещения в радиальном канале с упором на торцовую поверхность продольного штока, установленного частично в продольном канале торца охватываемой детали с возможностью перемещения. Вторые торцовые поверхности каждого продольного штока упираются в упругие элементы, установленные в каналах охватываемой детали. Продольный шток выполнен с продольным сквозным каналом и соединен с содержащим продольный сквозной канал поршнем, упирающимся в упругий элемент, установленный в продольном канале охватываемой детали. Изобретение обеспечивает многократное соединение и разъединение деталей без доступа к стыку и восприятие ударных нагрузок. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к соединительно-разъединительным механизмам.

Известно установочное приспособление (1), которым закрепляют первый элемент внутри второго элемента так, что первый элемент не может перемещаться вдоль оси. Во втором элементе в радиальном направлении выполнен внутренний кольцевой паз, в котором зажимают упругодеформирующееся установочное кольцо, а на первом элементе установлена перемещающаяся втулка. Перемещаясь, втулка прижимает установочное кольцо к конусной расклинивающей поверхности первого элемента, в результате чего установочное кольцо деформируется в радиальном направлении и входит в паз второго элемента. Втулка перемещается вдоль оси благодаря простому резьбовому соединению. Перемещающаяся втулка имеет кольцевой выступ, который может входить в образующийся между первым и вторым элементами кольцевой зазор, связанный с внутренним кольцевым пазом. Торцовая поверхность этого выступа соприкасается с установочным кольцом.

Недостатком этого установочного приспособления является необходимость обеспечения доступа к перемещающейся втулке при соединении или разъединении первого и второго элементов.

Наиболее близким техническим решением к описываемому изобретению является соединительно-разъединительный механизм (2), содержащий первую цилиндрическую часть с продольной осью, соосно с которой установлена вторая часть. К обеим частям прикреплен цилиндрический элемент, выполненный из хрупкого материала. С помощью указанного элемента первая и вторая части скрепляются одна с другой, при этом элемент полностью размещается внутри выточек, образованных в граничных поверхностях обеих частей. Внутри выточек сзади элемента находится устройство, которое позволяет разрушить хрупкий материал и отделить одну часть от другой.

Недостатками этого соединительно-разъединительного механизма являются ограниченная область применения, т.к. наличие цилиндрического элемента из хрупкого материала может привести к его преждевременному разрушению от внешнего механического импульса ударного характера, необходимость доступа к стыку двух частей при их соединении или разъединении, однократное использование данного механизма из-за разрушения соединительного элемента из хрупкого материала.

Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемого соединительно-разъединительного механизма, заключается в расширении области применения.

Технический результат: работа соединительно-разъединительного механизма при воздействии на него ударных нагрузок, обеспечение соединения или разъединения двух деталей без доступа к стыку, возможность многократного использования.

Для решения поставленной задачи предлагается соединительно-разъединительный механизм, содержащий две соосно установленные детали, соединительный элемент, соединенный с приводом, размещенный в совмещенных кольцевых канавках, выполненных на граничных поверхностях соединяемых деталей.

Новым в данном механизме является то, что одна из кольцевых канавок выполнена на наружной боковой поверхности охватываемой детали и имеет прямоугольный профиль поперечного сечения, а другая выполнена на боковой поверхности охватывающей детали. Охватывающая деталь содержит внутренний фланец, в который охватываемая деталь упирается торцом, в котором симметрично расположены радиальные каналы, соединенные с одной стороны с кольцевой канавкой на охватываемой детали, с другой стороны с пересекающимися с ними под прямым углом сквозными продольными каналами, соединенными с внутренней полостью охватываемой детали. Выходы продольных каналов в торце охватываемой и во фланце охватывающей детали совмещены, причем выходы продольных каналов в охватывающей детали соединены с приводом. Соединительный элемент выполнен в виде разрезного упругодеформируемого кольца, имеющего прямоугольный профиль поперечного сечения с фаской на наружной поверхности, установленного в совмещаемых кольцевых канавках соединяемых деталей с упором поверхностью фаски в расположенную над ней коническую часть поверхности кольцевой канавки, выполненной в охватывающей детали, с начальным радиальным давлением на несколько пар симметрично установленных взаимно перпендикулярных штоков. В каждой паре радиальный шток установлен с возможностью перемещения в радиальном канале с упором на торцовую поверхность продольного штока с продольным сквозным каналом, установленного частично в продольном сквозном канале торца охватываемой детали с возможностью перемещения его вдоль продольного канала фланца охватывающей детали. Сопрягаемые одна с другой торцовые поверхности штоков расположены под углом к продольной оси соединяемых деталей, вторые торцовые поверхности каждого продольного штока, расположенного в продольном канале фланца охватывающей детали, соединены с содержащим продольный сквозной канал поршнем, упирающимся в упругий элемент, установленный в том же канале.

Выполнение соединительного элемента в виде разрезного упругодеформируемого кольца, установленного в совмещенных кольцевых канавках соединяемых деталей с начальным радиальным давлением на несколько пар симметрично установленных взаимно перпендикулярных штоков, позволяет производить надежное соединение двух деталей, которое может работать и при воздействии механического импульса ударного характера, т.к. соединительный элемент выполнен не из хрупкого материала. Возможность перемещения штоков вдоль каналов и расположение под углом к продольной оси соединяемых деталей сопрягаемых торцовых поверхностей штоков, один из концов которых соединен с поршнем, упирающимся в упругий элемент, установленный в продольном канале фланца охватываемой детали, позволяет производить соединение двух деталей без доступа к ним, т. к. при соединении разрезное упругодеформируемое кольцо, имеющее начальное радиальное давление, полностью находится в кольцевой канавке охватываемой детали. По мере совмещения кольцевых канавок торцы каждого продольного штока соединяются с содержащим продольный канал поршнем, упирающимся в упругий элемент, передавая тем самым усилия от упругих элементов через поршни и штоки на разрезное упругодеформируемое кольцо, которое от этих усилий разжимается и входит в кольцевую канавку охватывающей детали. При упоре торца охватываемой детали во фланец охватывающей детали кольцевые канавки совмещаются и разрезное упругодеформируемое кольцо полностью разжимается с упором поверхности фаски в коническую часть поверхности кольцевой канавки охватывающей детали и тем самым надежно соединяет обе детали. Соединение соединительного элемента с приводом, выполнение сквозных продольных каналов в торце охватываемой детали и размещение в них продольных штоков со сквозными каналами, вторые торцевые поверхности которых соединены с содержащими продольные каналы поршнями, упирающимися в упругие элементы, установленные в тех же каналах, позволяют производить разъединение охватываемой и охватывающей деталей без допуска к стыку и без разрушения разрезного упругодеформируемого кольца, т.к. при воздействии привода избыточным давлением на каждый поршень со стороны, обратной от упругого элемента, он перемещается, и тем самым перемещает каждый продольный шток, который освобождает каждый радиальный шток, и тем самым освобождается разрезное упругодеформируемое кольцо, которое из-за начального радиального давления полностью входит в кольцевую канавку охватываемой детали. Избыточное давление в продольном канале, где размещен упругий элемент, возникающее от перемещения поршня, через каналы перетекает в полость охватываемой детали.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан общий вид соединительно-разъединительного механизма.

Соединительно-разъединительный механизм содержит две соосно установленные детали: охватываемую деталь 1, на наружной боковой поверхности которой выполнена кольцевая канавка 2 прямоугольного профиля поперечного сечения, и охватывающую деталь 3, на внутренней боковой поверхности которой выполнена кольцевая канавка 4 несимметричного трапецеидального профиля поперечного сечения. Охватывающая деталь 3 содержит внутренний фланец 5, в который охватываемая деталь 1 упирается торцом 6. В торце 6 выполнены радиальные каналы 7, которые расположены симметрично по окружности. Радиальные каналы 7 соединены с кольцевой канавкой 2 и с пересекающимися с ними под прямым углом сквозными продольными каналами 8, выполненными в торце 6 охватываемой детали 1. Во фланце 5 охватывающей детали 3 выполнены продольные каналы 9, выходы которых совмещены с выходами сквозных продольных каналов 8, выполненными в торце 6 охватываемой детали 1. В совмещаемых канавках 2 и 4 установлен соединительный элемент, выполненный в виде разрезного упругодеформируемого кольца 10 прямоугольного профиля поперечного сечения с фаской 11 на наружной поверхности. Разрезное упругодеформируемое кольцо 10 установлено в совмещаемых кольцевых канавках 2 и 4 с упором поверхности фаски 11 в расположенную над ней коническую часть поверхности 12 кольцевой канавки 4 и с упором поверхности 13 кольца 10 в поверхность 14 кольцевой канавки 2. Разрезное упругодеформируемое кольцо 10 в исходном состоянии имеет несколько меньший наружный диаметр, чем наружный диаметр охватываемой детали 1, и не выступает за поверхность 15, что обеспечивает установку его с начальным радиальным давлением на несколько пар симметрично установленных взаимно перпендикулярных штоков 16 и 17. В каждой паре радиальный шток 16 установлен в радиальном канале 7 с упором его торцовой поверхности 18 на торцовую поверхность 19 продольного штока 17, установленного частично в сквозном продольном канале 8 торца 6. В продольном штоке 17 выполнен сквозной продольный канал 20. Штоки 16 и 17 имеют возможность перемещения каждого из них вдоль своих каналов 7 и 8. Сопрягаемые торцовые поверхности 18 и 19 штоков 16 и 17 расположены под углом к продольной оси деталей 1 и 3. Вторая торцовая поверхность каждого продольного штока 17, расположенная в продольном канале 9 фланца 5 охватывающей детали 3, соединена, например, при помощи клеевого соединения 21 с поршнем 22, упирающимся в упругий элемент 23 (в данном соединительно-разъединительном механизме - пружину), установленный в том же канале. В поршне 22 выполнен сквозной продольный канал 24. Невыпадание поршня 22 из продольного канала 9 в данном случае обеспечивается установкой стопорного кольца 25. Во внутренней полости 26 охватывающей детали 3 размещен привод 27 (в данном соединительно-разъединительном механизме - пороховой аккумулятор давления), соединенный каналом 28 с каждым поршнем 22. Граничные поверхности соединяемых деталей 1 и 3, поршня 22 и продольного канала 9, продольного штока 17 и сквозного продольного канала 8 герметизируются уплотнительными резиновыми кольцами 29, 30, 31. Сквозные продольные каналы 8, 20, 24 обеспечивают сообщение полости, в которой размещен упругий элемент 23, с внутренней полостью 32 охватываемой детали 1.

Соединительно-разъединительный механизм работает следующим образом. В исходном состоянии перед соединением деталей 1 и 3 разрезное упругодеформируемое кольцо 10 расположено в кольцевой канавке 2 таким образом, что его наружный диаметр не выступает за поверхность 15 охватываемой детали 1. Разрезное упругодеформируемое кольцо 10, имея начальное радиальное давление, воздействует на штоки 16, которые в свою очередь воздействуют на штоки 17 посредством поверхностей 18 и 19, выполненных под углом к продольной оси соединяемых деталей 1 и 3, при этом вторые торцовые поверхности штоков 17 максимально выступают за торец 6 охватываемой детали 1, на которые наносится слой клея 21. В процессе установки детали 1 в деталь 3 деталь 1 свободно перемещается до момента упора торцовых поверхностей штоков 17 с нанесенным клеем 21 в поршни 22, которые по мере перемещения охватываемой детали 1 сжимают упругие элементы 23 и передают усилия через поршни 22, штоки 17 и 16 на разрезное упругодеформируемое кольцо 10. Эти усилия разжимают разрезное упругодеформируемое кольцо 10, увеличивая его в диаметре. В момент совмещения кольцевых канавок 2 и 4 разрезное упругодеформируемое кольцо 10 частично выходит из канавки 2 и входит в канавку 4 за счет усилий, передаваемых от упругих элементов 23 через поршни 22, штоки 17 и 16, при этом упругие элементы частично разжимаются. Разрезное упругодеформируемое кольцо 10 входит в кольцевую канавку 4 таким образом, что при его разжатии поверхность фаски 11 разрезного упругодеформируемого кольца упирается в коническую часть поверхности 12, обеспечивая при этом поджатие торца 6 детали 1 во внутренний фланец 5 детали 3, и тем самым обеспечивается надежное соединение деталей 1 и 3.

При необходимости отделения одной детали от другой в полости 26 создается избыточное давление за счет срабатывания привода 27, в данном примере порохового аккумулятора давления. Избыточное давление через каналы 28 воздействует на каждый поршень 22, который в свою очередь перемещается, сжимая упругий элемент 23, и тем самым перемещает за собой шток 17, соединенный клеевым соединением 21 с поршнем 22. Шток 17, перемещаясь, освобождает шток 16, при этом разрезное упругодеформируемое кольцо 10 освобождается и за счет начального радиального давления полностью входит в кольцевую канавку 2 охватываемой детали 1, тем самым происходит разъединение деталей 1 и 3. Избыточное давление в продольном канале 9, где размещен упругий элемент 23, возникающее от перемещения поршня 22, через сквозные каналы 24, 20 и 8 перетекает в полость 32 охватываемой детали 1, объем которой намного больше полости, в которой размещен упругий элемент 23.

Выбор размеров кольцевых канавок, разрезного упругодеформируемого кольца, поршня, штоков, упругого элемента, а также материалов, из которых они изготовляются, определяется расчетно-экспериментальным путем в зависимости от нагрузок, для которых проектируется соединительно-разъединительный механизм.

Использование предлагаемого соединительно-разъединительного механизма позволит: 1) обеспечить работу соединительно-разъединительного механизма в условиях воздействия на него ударных нагрузок; 2) обеспечить соединение или разъединение двух деталей без доступа к стыку; 3) обеспечить возможность многократного использования.

Источники информации 1. Заявка Японии N 58-53208, МПК F 16 B 21/18, 1983 г.

2. Патент США N 4627355, МПК 4 F 42 B 15/10, 1986 г.

Формула изобретения

Соединительно-разъединительный механизм, содержащий две соосно установленные детали, соединительный элемент, соединенный с приводом, размещенный в совмещенных кольцевых канавках, выполненных на граничных поверхностях соединяемых деталей, отличающийся тем, что одна из кольцевых канавок выполнена на наружной боковой поверхности охватываемой детали и имеет прямоугольный профиль поперечного сечения, другая выполнена на внутренней боковой поверхности охватывающей детали, охватывающая деталь содержит внутренний фланец, в который охватываемая деталь упирается торцом, в котором симметрично расположены радиальные каналы, соединенные с одной стороны с кольцевой канавкой на охватываемой детали, с другой стороны с пересекающимися с ними под прямым углом сквозными продольными каналами, соединенными с внутренней полостью охватываемой детали, выходы продольных каналов в торце охватываемой и во фланце охватывающей деталей совмещены, причем выходы продольных каналов в охватывающей детали соединены с приводом, соединительный элемент выполнен в виде разрезного упругодеформируемого кольца, имеющего прямоугольный профиль поперечного сечения с фаской на наружной поверхности, установленного в совмещаемых кольцевых канавках соединяемых деталей с упором поверхностью фаски в расположенную над ней коническую часть поверхности кольцевой канавки, выполненной в охватывающей детали, с начальным радиальным давлением на несколько пар симметрично установленных взаимно перпендикулярных штоков, при этом в каждой паре радиальный шток установлен с возможностью перемещения в радиальном канале с упором на торцовую поверхность продольного штока с продольным сквозным каналом, установленного частично в продольном сквозном канале торца охватываемой детали с возможностью перемещения, сопрягаемые одна с другой торцовые поверхности штоков расположены под углом к продольной оси соединяемых деталей, вторая торцовая поверхность каждого продольного штока, расположенная в продольном канале фланца охватывающей детали, соединена с содержащим продольный сквозной канал поршнем, упирающимся в упругий элемент, установленный в том же канале.

РИСУНКИ

Рисунок 1