Разрушаемая соединительная тяга с амортизатором и упором, предотвращающим реверсивное движение
Изобретение относится к области машиностроения. Соединительная тяга содержит стержень (2), имеющий на каждом своем конце соединительный орган (3, 4) и имеющий геометрическую ось, проходящую через оба эти соединительных органа (3, 4). Стержень (2) содержит предохранительную зону (5) в форме зоны уменьшенного поперечного сечения между первым участком (6) стержня (2), связанным с первым соединительным органом (3), и вторым участком (7) стержня (2), связанным с вторым соединительным органом (4). Предохранительная зона (5) предназначена для разрушения в том случае, когда усилие растяжения, приложенное к упомянутой соединительной тяге, превышает некоторое предварительно определенное пороговое значение, и содержит средства (10, 11, 14), предназначенные для того, чтобы сделать неразъединимыми два участка (6, 7) стержня (2) в случае разрушения предохранительной зоны (5). Достигается разработка соединительной тяги, которая разрушается при превышении порогового значения усилия растяжения без повреждения соединяемых деталей, и обеспечивается соединение деталей после разрушения соединительной тяги. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Предлагаемое изобретение относится к соединительным тягам, обеспечивающим связь между двумя конструктивными элементами.
Предлагаемое изобретение относится, в частности, к соединительной тяге, содержащей стержень, имеющий на каждом из своих концов орган соединения и имеющий геометрическую ось Х, проходящую через оба упомянутых органа соединения.
Из существующего уровня техники известен прием, используемый, в частности, в авиационной технике и заключающийся в формировании связи между двумя элементами конструкции при помощи соединительных тяг. Эти соединительные тяги должны быть одновременно достаточно легкими и прочными как на растяжение, так и на сжатие.
В случае удара в соответствующий конструктивный элемент упомянутая соединительная тяга подвергается воздействию пиковой нагрузки. При этом для исключения разрушения конструктивных элементов, ремонт которых сопряжен со значительными трудностями, предпочтительным является вариант осуществления, в соответствии с которым в случае превышения некоторого предварительно определенного порогового значения механического напряжения соединительная тяга поглощает удар либо в результате пластической деформации, либо в результате простого разрушения. Однако в случае разрушения соединительной тяги два конструктивных элемента, соединенных этой тягой, становятся неконтролируемыми и могут оказаться причиной повреждения окружающих деталей, причем в этом случае соединительная тяга больше не в состоянии выполнять свою конструктивную функцию.
В патенте FR 2795793 описана снабженная предохранителем тяга, обеспечивающая поглощение энергии, которая содержит два коаксиальных элемента, а именно цилиндр, оборудованный на одном из своих концов соединительным органом, и стержень, связанный с вторым соединительным органом и содержащий ободок, располагающийся в цилиндрической полости упомянутого цилиндра, причем две предохранительные муфты, охватывающие упомянутый стержень, располагаются по одну и по другую стороны от упомянутого ободка, упираясь в донную часть цилиндра и в поверхность этого ободка. Данная соединительная тяга, таким образом, содержит некоторый предохранительный орган, способный разрушаться в направлении растяжения и в направлении сжатия. Для корректировки сопротивляемости каждого разрушаемого предохранительного органа, образованного муфтой, этот орган содержит множество удлиненных вырезов, параллельных геометрической оси упомянутой тяги. Для обеспечения параллельности двух элементов после продольного изгиба муфты упомянутый цилиндр содержит со стороны своего соединительного органа цилиндрическую опорную поверхность, в которой имеет возможность скользить свободный конец стержня. Таким образом, цилиндр содержит массивный участок, который увеличивает массу тяги. Кроме того, предохранительные органы являются достаточно объемными и требуют большого объема механической обработки для реализации упомянутых вырезов.
Техническая задача данного изобретения состоит в разработке соединительной тяги традиционного типа, которая может разрушаться в том случае, когда усилие растяжения, возникающее вследствие удара, превосходит по величине некоторое предварительно определенное пороговое значение, без создания повреждений для окружающих деталей, которая обеспечивает выполнение своей функции соединения после разрушения и без чрезмерного увеличения массы конструкции.
Таким образом, предлагаемое изобретение относится к соединительной тяге, содержащей стержень, имеющий на каждом своем конце соединительный орган и имеющий геометрическую ось Х, проходящую через оба эти соединительных органа.
В соответствии с предлагаемым изобретением соединительная тяга отличается тем, что упомянутый стержень содержит предохранительную зону в форме зоны уменьшенного поперечного сечения между первым участком стержня, связанным с первым соединительным органом, и вторым участком стержня, связанным с вторым соединительным органом, причем упомянутая предохранительная зона предназначена для разрушения в том случае, когда усилие растяжения, приложенное к упомянутой соединительной тяге, превышает некоторое предварительно определенное пороговое значение, и средства, предназначенные для того, чтобы сделать неразъединимыми два участка стержня в случае разрушения упомянутой предохранительной зоны.
Предпочтительно, чтобы средства, предназначенные для того, чтобы сделать неразъединимыми два участка упомянутого стержня, содержали корпус цилиндра, коаксиальный по отношению к оси Х и жестко связанный одним из своих концов с первым участком стержня, причем этот корпус цилиндра представляет на другом своем конце донную часть, в которой выполнено отверстие, сквозь которое имеет возможность скользить второй участок стержня, причем корпус цилиндра ограничивает некоторую цилиндрическую полость, в которой размещается упомянутая предохранительная зона, а также ободок, образованный вокруг второго участка стержня и имеющий возможность скользить в упомянутой цилиндрической полости.
Таким образом, в случае разрушения упомянутой предохранительной зоны второй участок стержня удерживается коаксиально в упомянутом цилиндре, и его осевое перемещение ограничивается при помощи донной части этого цилиндра, в которую может упираться упомянутый ободок.
Предпочтительно, чтобы предлагаемая соединительная тяга дополнительно содержала механические средства, предназначенные для амортизации удара в случае разрушения предохранительной зоны.
Эти механические средства содержат, например, совокупность зубцов, сформированных на внутренней стенке корпуса цилиндра в кольцевой камере, ограниченной упомянутым ободком и донной частью корпуса цилиндра, причем эти зубцы могут быть разрушены ободком вслед за разрушением предохранительной зоны.
Предпочтительно, чтобы предлагаемая соединительная тяга дополнительно содержала средства, предназначенные для того, чтобы предотвратить движение в обратном направлении второго участка стержня после разрушения предохранительной зоны.
Предпочтительно, чтобы указанные средства предотвращения обратного движения второго участка стержня содержали, по меньшей мере, один первый зубец, сформированный на внутренней поверхности корпуса цилиндра против спиральной канавки, выполненной на периферийной части ободка, причем взаимодействие этого первого зубца с упомянутой канавкой непосредственно после разрушения предохранительной зоны должно приводить к кручению, по меньшей мере, одного из участков стержня, и этот первый зубец должен формировать упор предотвращения обратного движения после его преодоления ободком в результате обратного вращения участков стержня под действием эффекта упругости стержня.
Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут пояснены описанием примера его осуществления со ссылками на приведенные в приложении фигуры чертежей, в числе которых:
фиг.1 представляет собой схематический вид в продольном разрезе соединительной тяги в соответствии с предлагаемым изобретением;
фиг.2 представляет собой схематический вид в продольном разрезе соединительной тяги, показанной на фиг.1, после разрушения предохранительной зоны;
фиг.3 представляет собой схематический вид корпуса цилиндра в поперечном разрезе по линии III-III, показанной на фиг.1;
фиг.4 представляет собой схематический вид, демонстрирующий в развертке расположение зубцов на внутренней поверхности цилиндра и периферийную часть ободка перед разрушением предохранительной зоны в соединительной тяге, содержащей средства предотвращения обратного движения;
фиг.5 представляет собой схематический вид, подобный виду, показанному на фиг.4, и демонстрирующий положение ободка после разрушения предохранительной зоны.
На фиг.1 и 2 схематически представлена соединительная тяга 1 в соответствии с предлагаемым изобретением, которая содержит стержень 2, имеющий ось Х и оборудованный на каждом из своих концов 2а и 2b соединительным органом, обозначенным позицией 3 для конца 2а и обозначенным позицией 4 для конца 2b.
Эти соединительные органы 2а и 2b представляют собой органы типа шарового шарнира, ось которого перпендикулярна оси Х.
Стержень 2 содержит зону, имеющую уменьшенное поперечное сечение и образующую предохранительную зону 5, размещенную между первым участком 6 стержня 2, располагающимся со стороны первого соединительного органа 3, и вторым участком 7 стержня 2, располагающимся со стороны второго соединительного органа 4. Эта предохранительная зона 5 предназначена для ее разрушения в том случае, когда усилие растяжения, приложенное к этой соединительной тяге 1, превышает некоторую предварительно определенную величину, например, вследствие удара, воздействующего на один из элементов конструкции, связанных при помощи соединительной тяги 1.
Первый участок 6 стержня 2 выполнен определенно более коротким, чем второй участок 7 стержня 2, и он содержит рядом со своим концом 2а кольцевой выступ 8, содержащий на своей периферийной части резьбу, предназначенный для соединения с концом 9 цилиндра 10 и имеющий ось Х.
Второй участок 7 стержня 2 представляет в своей средней зоне ободок 11, имеющий ось Х, причем диаметр этого ободка выполнен немного меньшим, чем диаметр кольцевого утолщения 8.
Цилиндр 10 охватывает стержень 2 практически по всей его длине. Этот цилиндр содержит на своем конце 9 внутреннюю резьбу, взаимодействующую с наружной резьбой кольцевого выступа 8. Внутренний диаметр цилиндра превышает диаметр стержня 3 и немного превышает диаметр ободка 11. Этот цилиндр содержит на своем конце 12 донную часть 13, которая имеет отверстие 14, располагающееся по оси Х, сквозь которое проходит второй участок 7 стержня 2. Донная часть 13 цилиндра выполнена достаточно жесткой для того, чтобы выдерживать удар, возникающий в процессе разрушения предохранительной зоны 5, и отверстие 14 способно выполнять функцию цилиндрической опорной поверхности для второго участка стержня 7.
Цилиндр 10 ограничивает внутреннюю полость 15, в которой располагается предохранительная зона 5 и ободок 11. Эта предохранительная зона 5 располагается рядом с концом 9 цилиндра 10, и ободок 11 располагается по существу на половине расстояния между предохранительной зоной 5 и донной частью 13 цилиндра 10.
В случае разрушения предохранительной зоны 5 внутренняя стенка цилиндра 10 образует цилиндрическую опорную поверхность для ободка 11.
Таким образом, конструкция описанной выше соединительной тяги позволяет определить точное место разрушения стержня 2 в том случае, когда эта соединительная тяга 1 подвергается растягивающему усилию, превышающему некоторое предварительно определенное пороговое значение, при помощи уменьшенного поперечного сечения предохранительной зоны 5. В случае разрушения этой предохранительной зоны 5 оба участка 6 и 7 стержня 2 оказываются неразъединимыми благодаря наличию цилиндра 10, жестко связанного своим концом 9 с первым участком 6 стержня 2, и благодаря наличию ободка 11, заключенного во внутренней полости 15 цилиндра 10. При этом амплитуда расхождения осей двух отделенных друг от друга участков 6 и 7 стержня 2 также оказывается ограниченной вследствие того, что ободок 11 скользит в цилиндре 10 наподобие поршня.
Согласно предпочтительному варианту выполнения описанная выше соединительная тяга 1 дополнительно содержит механические средства 20, предназначенные для амортизации удара вследствие разрушения предохранительной зоны 5.
Эти механические средства 20 могут быть реализованы, например, в форме выступов или зубцов 21, предусмотренных на внутренней стенке цилиндра 10 в камере 22, ограниченной ободком 11 и донной частью 13 цилиндра 10.
Эти зубцы 21 предпочтительным образом распределены на одной или нескольких спиральных линиях в камере 22 со стороны ободка 11. Эти зубцы 21 имеют такую длину, чтобы они могли быть срезаны ободком 11 в процессе перемещения этого ободка вследствие разрушения предохранительной зоны 5.
В случае разрушения этой предохранительной зоны 5 зубцы 21 будут последовательно сломаны один за другим. Это означает, что зубцы, расположенные наиболее близко к ободку 11 в нормальном положении соединительной тяги 1, будут сломаны первыми. Такое техническое решение позволяет постепенно поглощать, по меньшей мере, часть энергии, высвобождаемой в результате разрушения предохранительной зоны 5.
Разрушенные зубцы 21 остаются заключенными в камере 22, и если энергия, высвобождаемая в результате разрушения предохранительной зоны 5, оказывается достаточной для разрушения всех зубцов 21, ободок 11 будет прижимать остатки этих разрушенных зубцов 21 к донной части 13 цилиндра 10 вплоть до полного поглощения оставшейся непогашенной части упомянутой энергии. Вследствие этого ободок 11 будет иметь возможность перемещаться в цилиндре 10 в функции направления усилия, воздействующего на соединительные органы 3 и 4.
На фиг.4 и 5 схематически представлена развертка внутренней стенки цилиндра 10, которая содержит две диаметрально противоположных спиральных линии S1 и S2 зубцов 21, причем каждая спиральная линия S1 и S2 содержит, например, полтора витка, и две этих спиральных линии S1 и S2 являются диаметрально противоположными.
В процессе разрушения предохранительной зоны 5 ободок 11, который в исходном положении, то есть перед упомянутым разрушением, располагается в непосредственной близости от первых зубцов 21а двух спиральных линий S1 и S2, прежде всего, будет разрушать эти первые зубцы 21а, после чего будет разрушать вторые зубцы 21b каждой спиральной линии, и так далее.
На фиг.4 и 5 можно видеть, что периферийная часть ободка 11 содержит, в соответствии с одним из вариантов реализации предлагаемого изобретения, две диаметрально противоположные спиральные канавки, обозначенные позициями 23а и 23b, которые открываются в камеру 22 против двух первых зубцов 21а и 21b двух спиральных линий S1 и S2.
В процессе разрушения предохранительной зоны 5 ободок 11 перемещается вправо на чертеже, показанном на фиг.4, и упомянутые первые зубцы 21а, или так называемые направляющие зубцы, двух спиральных линий S1 и S2 входят в упомянутые спиральные канавки 23а и 23b без их разрушения. Ободок 11 на первой стадии своего поступательного перемещения подвергается вследствие этого воздействию некоторого крутящего момента сил, что обеспечивает поглощение некоторой части энергии.
В процессе этого движения кручения вторые зубцы 21b, затем третьи зубцы и, в случае необходимости, последующие зубцы ударяются о периферийные сектора ободка 11, располагающиеся между спиральными канавками 23а и 23b, и разрушаются вследствие этого, поглощая некоторую часть энергии.
После того как ободок 11 преодолеет расстояние, достаточное для того, чтобы вывести из зацепления со спиральными канавками направляющие зубцы 21а и 21b, этот ободок, под действием эффекта пружины, снова принимает свое исходное угловое положение в цилиндре 10, после чего он продолжает свой рабочий ход в направлении донной части 13 описанным выше образом, подвергаясь воздействию кручения при помощи вторых направляющих зубцов и разрушая все встречающиеся на его пути другие зубцы.
В соответствии с этим специфическим способом выполнения ободок 11 затем окажется свободным в своем перемещении в цилиндре 10 в функции направления усилия, воздействующего на соединительные органы 3 и 4, но обратный путь, проходимый этим ободком 11, будет ограничен направляющими зубцами 21а и 21b, которые, как это теперь можно видеть на фиг.5, служат ограничительными упорами для ободка 11 в направлении сжатия, причем эти направляющие зубцы 21а и 21b в этом случае уже не располагаются против спиральных канавок 23а и 23b.
1. Соединительная тяга, содержащая стержень (2), имеющий на каждом своем конце соединительный орган (3, 4) и имеющий геометрическую ось, проходящую через оба соединительных органа (3, 4), отличающаяся тем, что стержень (2) содержит предохранительную зону (5) в форме зоны уменьшенного поперечного сечения между первым участком (6) стержня (2), связанным с первым соединительным органом (3), и вторым участком (7) стержня (2), связанным с вторым соединительным органом (4), причем упомянутая предохранительная зона (5) предназначена для разрушения в том случае, когда усилие растяжения, приложенное к упомянутой соединительной тяге, превышает некоторое предварительно определенное пороговое значение, и содержит средства (10, 11, 14), предназначенные для того, чтобы сделать неразъединимыми два участка стержня (6, 7) в случае разрушения предохранительной зоны (5).
2. Соединительная тяга по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые средства, предназначенные для того, чтобы сделать неразъединимыми два участка (6, 7) стержня (2), содержат корпус цилиндра (10), коаксиальный по отношению к оси Х и жестко связанный одним из своих концов (9) с первым участком (6) стержня, причем этот корпус цилиндра (10) имеет на другом своем конце донную часть (13), в которой выполнено отверстие (14), сквозь которое имеет возможность скользить второй участок (7) стержня, причем упомянутый корпус цилиндра (10) ограничивает некоторую цилиндрическую полость (15), в которой размещается предохранительная зона (5), а также ободок (11), сформированный вокруг второго участка (7) стержня и имеющий возможность скользить в цилиндрической полости (15).
3. Соединительная тяга по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит механические средства (21), предназначенные для амортизации удара в случае разрушения предохранительной зоны (5).
4. Соединительная тяга по п.3, отличающаяся тем, что упомянутые средства, предназначенные для амортизации упомянутого удара, содержат совокупность зубцов (21), сформированных на внутренней стенке корпуса цилиндра (10) в кольцевой камере (22), ограниченной ободком (11) и донной частью (13) корпуса цилиндра (10), причем зубцы (21) могут быть разрушены ободком (11) после того, как произойдет разрушение предохранительной зоны (5).
5. Соединительная тяга по п.4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средства, предназначенные для того, чтобы предотвратить движение в обратном направлении второго участка (7) стержня (2) после разрушения предохранительной зоны (5).
6. Соединительная тяга по п.5, отличающаяся тем, что упомянутые средства, предназначенные для предотвращения обратного движения второго участка (7) стержня (2) содержат, по меньшей мере, один первый зубец (21а), сформированный на внутренней стенке корпуса цилиндра (10) против спиральной канавки (23а, 23b), выполненной на периферийной части ободка (11), причем взаимодействие этого первого зубца (21а) с упомянутой спиральной канавкой (23а, 23b) непосредственно после разрушения предохранительной зоны (5) вызывает кручение, по меньшей мере, одного из участков (7) стержня и этот первый зубец (21а) образует упор, предназначенный для предотвращения обратного движения этого участка стержня после прохождения упомянутого первого зубца через ободок (11) в результате обратного вращения упомянутого участка (7) стержня под действием эффекта упругости.
7. Соединительная тяга по любому из пп.4-6, отличающаяся тем, что упомянутые зубцы (21) распределены на, по меньшей мере, одной спиральной линии (S1, S2).
