Стопорное устройство для восприятия осевой нагрузки вала
Изобретение относится к крепежным приспособлениям, а именно к устройствам для фиксации, преимущественно, деталей вал-втулка. Устройство содержит ограничительную втулку, размещенную на валу и воспринимающую нагрузку, действующую на вал в направлении его оси. В вале со стороны поверхности ограничительной втулки, противоположной поверхности, воспринимающей осевую нагрузку, выполнено отверстие, перпендикулярное оси вала, в котором размещен штифт для фиксации ограничительной втулки, взаимодействующий с ней. В штифте перпендикулярно его оси выполнены параллельные отверстия для размещения в них стержневых элементов, фиксирующих положение штифта относительно вала, при этом параллельные отверстия расположены на равных расстояниях от концов штифта и на расстоянии, превышающем диаметр вала, и ориентированы параллельно поверхности ограничительной втулки. В ограничительной втулке со стороны штифта выполнена цилиндрическая выемка, в которой размещен штифт, при этом цилиндрическая выемка имеет глубину, равную 0,3-2 диаметра штифта. Длина штифта определяется из соотношения:
Предлагаемое изобретение относится к крепежным приспособлениям, а именно к устройствам для фиксации, преимущественно, деталей вал-втулка.
Известно устройство для фиксации конца пружины, содержащее вал, с размещенной на нем пружиной сжатия, один конец которой взаимодействует с втулкой, неподвижно закрепленной в устройстве для крепления контейнеров к раме платформы, а второй конец пружины создает осевое усилие, действующее вдоль вала на стопорное устройство в виде шайбы, закрепленной корончатой гайкой на концевой резьбовой части вала, при этом стопорное устройство закрыто резьбовой крышкой: патент RU 2647358, B60P 7/13, B61D 3/20, B61D 45/00, опубл. 15.03.2018, бюл. № 8.
Недостатком устройства является сложность конструкции и ее обслуживания.
В качестве прототипа принято стопорное устройство для восприятия осевой нагрузки вала, содержащее ограничительную втулку, размещенную на валу и воспринимающую нагрузку, действующую на вал в направлении его оси, при этом в вале со стороны поверхности ограничительной втулки, противоположной поверхности, воспринимающей осевую нагрузку, выполнено отверстие, перпендикулярное оси вала, в котором размещен штифт для фиксации ограничительной втулки и взаимодействующий с ней: патент RU 154357, B61H 13/34, опубл. 20.08.2015, бюл. № 23.
Недостатками устройства является сложная конструкция литой ограничительной втулки, сложность крепления и обслуживания, поскольку для закрепления устройства требуется специальный технологический инструмент с пневматическим или гидравлическим приводом. Конструкция устройства также не обеспечивает возможность осевого и продольного перемещения вала.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции устройства, условий его сборки и обслуживания, а также обеспечение возможности продольного перемещения вала и его вращения, что позволит расширить область применения устройства.
Технический результат достигается за счет того, что в стопорном устройстве для восприятия осевой нагрузки вала, содержащем ограничительную втулку, размещенную на валу и воспринимающую нагрузку, действующую на вал в направлении его оси, при этом в вале со стороны поверхности ограничительной втулки, противоположной поверхности, воспринимающей осевую нагрузку, выполнено отверстие, перпендикулярное оси вала, в котором размещен штифт для фиксации ограничительной втулки и взаимодействующий с ней, согласно предлагаемому техническому решению, в штифте перпендикулярно его оси выполнены параллельные отверстия, равноудаленные от концов штифта и на расстоянии, превышающем диаметр вала, а в параллельных отверстиях, ориентированных параллельно поверхности ограничительной втулки, расположены стержневые элементы, фиксирующие положение штифта относительно вала, причем в ограничительной втулке со стороны штифта выполнена цилиндрическая выемка, в которой размещен штифт, при этом цилиндрическая выемка имеет глубину равную 0,3-2 диаметра штифта, а длина штифта определяется из соотношения:
где L - длина штифта;
D - диаметр цилиндрической выемки;
d - диаметр штифта;
K - коэффициент размера, К = 0,6-1.
Кроме того:
- между штифтом и ограничительной втулкой размещена по меньшей мере одна шайба.
- штифт зафиксирован проволокой, проходящей по меньшей мере через одно из отверстий штифта, и полностью охватывающей вал.
- штифт зафиксирован проволокой, проходящей через оба отверстия в штифте.
- на ограничительной втулке размещен защитный стакан.
- по всей длине штифта выполнена лыска на глубину величиной 0,1-0,4 от его диаметра, причем штифт обращен лыской в сторону цилиндрической выемки ограничительной втулки.
- в вале вдоль его оси на разном расстоянии и под разными углами по отношению друг к другу выполнены дополнительные отверстия под штифт.
На фиг. 1 показана схема крепежного устройства фиксатора контейнера на железнодорожной платформе с применением стопорного устройства; на фиг. 2 - общий вид стопорного устройства; на фиг. 3 - вид с торца вала стопорного устройства с фиксацией штифта шплинтами, на фиг. 4 - вид с торца вала стопорного устройства с фиксацией штифта вязальной проволокой, на фиг. 5 - варианты расположения штифта.
Устройство и принцип работы предлагаемого стопорного устройства для восприятия осевой нагрузки вала объясняется на примере фиксатора контейнеров на железнодорожной платформе. Фиксатор предназначен для предотвращения падения порожних контейнеров с платформы при действии на них повышенной ветровой нагрузки в виде шквалистых ветров.
Крепежное устройство входит в состав фиксатора, который состоит из вала 1, смонтированного с возможностью продольного перемещения и поворота в отверстиях вертикальных элементов 2 и 3 боковой балки 4 рамы платформы (фиг. 1). Вертикальными элементами в фиксаторе на фиг. 1 являются вертикальная стенка 2 и приваренная к верхней полке 5 боковой балки 4 пластина 3 с отверстием под вал 1. На верхней полке 5 боковой балки 4 закреплен фитинговый упор 6, на который устанавливают фитинг 7 перевозимого на раме платформы контейнера 8.
На рабочей стороне вала 1 смонтирован фиксатор контейнеров, состоящий из жестко закрепленного на валу 1 держателя 9 с ручкой 10, стержень 11 которого входит в зацепление с фитингом 7 через окно 12 (фиг. 1). Фиксатор контейнеров предназначен для удерживания фитинга 7 от вертикальных перемещений, возникающих при повышенной ветровой нагрузке на порожний контейнер 8 и стремящейся сбросить его с платформы.
На нерабочей стороне вала 1 размещена пружина 13 в сжатом состоянии (фиг. 5). Направляющей для пружины 13 небольшого диаметра может служить сам вал (не показано), либо пружина 13 большего размера может быть закреплена в направляющих цилиндрических втулках - внутренней 14 и наружной 15 (фиг. 2). Наружную втулку 15 целесообразно устанавливать с минимальным зазором между ее внутренним отверстием и валом 1, предпочтительно величиной 0,1-1 мм для предотвращения перекоса пружины 13.
Втулки 14 и 15 имеют внутренние опорные (упорные) поверхности 16 и центрирующие направляющие поверхности 17 для концов пружины 13. Направляющие поверхности 17 могут быть как внутренними, так и наружными, особенно, если пружина имеет небольшой диаметр и направляющим элементом для нее служит вал 1. Внутренняя втулка 14 опирается своей наружной поверхностью на стенку 2 под действием на нее пружины 13 (фиг. 1).
Наружная втулка 15 в результате действия на нее усилия сжатой пружины 13 своей наружной поверхностью взаимодействует со штифтом 18 (передает осевую нагрузку на штифт 18).
Наружная втулка 15 вместе со штифтом 18 образует стопорное устройство, воспринимающее продольную осевую нагрузку, действующую на вал 1.
Штифт 18 выполнен цилиндрическим и размещен в отверстии 19 (фиг. 2), которое находится со стороны торца нерабочей стороны вала 1 перпендикулярно его оси. В наружной поверхности наружной втулки 15 со стороны торца нерабочей стороны вала 1 выполнена цилиндрическая (торцевая или кольцевая) выемка (проточка или цилиндрическое углубление) 20 (фиг. 2-5).
Цилиндрическая выемка имеет глубину равную от 0,3 до 2-х диаметров штифта, а длина штифта определяется из соотношения:
где L - длина штифта;
D - диаметр цилиндрической выемки;
d - диаметр штифта;
K - коэффициент размера, К = от 0,6 до 1.
Оптимальным, преимущественным значением коэффициента размера штифта К является его величина, близкая к единице, но несколько меньшая, а именно, К = от 0,95 до 0,99, особенно, если концы штифта 18 выполнены с фаской 1-3 мм. В этом случае обеспечивается максимально возможная длина штифта 18, близкая к диаметру цилиндрической выемки 20 с целью увеличения поверхности взаимодействия штифта 18 с поверхностью цилиндрической выемки 20 втулки 15 для восприятия максимальных осевых усилий и уменьшения при этом контактных напряжений. При этом концы штифта 18 не будут соприкасаться с боковой поверхностью цилиндрической выемки, что необходимо, если штифт 18 при повороте вала 1 будет проворачиваться относительно цилиндрической выемки 20.
Значения К, близкие к минимальным, т.е., К = от 0,6 до 0,7 используют в конструкциях, в которых вал 1 не испытывает постоянно больших осевых нагрузок либо не испытывает осевых нагрузок вообще, а также по конструктивным соображениям - при стесненных габаритах конструкций.
За счет усилия сжатой пружины 13 штифт 18 надежно удерживается в цилиндрической выемке 20, так как его продольному перемещению относительно собственной оси препятствует боковая цилиндрическая (или коническая, не показано) поверхность выемки 20 наружной втулки 15, с которой могут взаимодействовать концы штифта 18. Штифт 18 при этом фиксирует положение наружной втулки 15 (создает ей упор) на валу 1 под воздействием осевого усилия сжатой пружины 13.
В штифте 18 перпендикулярно его оси выполнены параллельно друг другу отверстия 21 и 22 (фиг. 3, 4) под стержневые элементы в виде шплинтов 23, 24 - на расстоянии, превышающем диаметр вала 1. Отверстия 21 и 22 расположены симметрично относительно середины штифта 18 или на одинаковом расстоянии от его концов.
Вместо шплинтов 23-24 в качестве стержневых элементов для фиксации штифта 18 предпочтительно использовать вязальную проволоку 25 (фиг. 4), что позволит удерживать штифт 18 от поворота относительно собственной оси. Для закрепления штифта 18 проволока 25 проходит через оба отверстия 21 и 22. Концы проволоки могут фиксироваться разными способами: скруткой, как на фиг. 4, отгибанием коротких концов проволоки 25 после выхода из отверстий 21, 22, загибанием длинных концов проволоки на 180° после выхода из отверстий 21, 22 и закреплением концов скруткой слева на валу 1 (а не справа, как на фиг. 4, не показано) и пр.
При фиксации штифта 18 проволокой 25 с закручиванием ее концов (выполнения скрутки, фиг. 4) за счет равных усилий в верхней и нижней ветвях проволоки 25 обеспечивается центровка штифта 18 относительно вала 1.
Использование проволоки 25 в совокупности с симметричным расположением отверстий 21, 22 относительно центра штифта 18 обеспечивает его симметричное расположение относительно вала 1. То есть, в этом случае концы штифта 18 будут равно удалены от поверхности вала 1. Это позволяет использовать штифт 18 максимальной длины для уменьшения контактных напряжений в случае действия на него больших нагрузок.
Вместо одной проволоки 25 могут быть использованы две отдельные проволоки (не показано), каждая из которых пропускается через одно из отверстий 21 или 22 и охватывает полностью вал 1 с закреплением концов проволоки.
В вале 1 вдоль его оси на разном расстоянии от торца и под разными углами по отношению друг к другу могут быть выполнены несколько дополнительных отверстий, в которые может быть установлен штифт 18. На фиг. 5 показано несколько вариантов расположения штифта 18 в таких отверстиях. На фиг. 2 показано положение одного из таких возможных отверстий - поз. 26.
Переставляя штифт 18 в разные положения (фиг. 5), можно регулировать параметры пружины, такие, как усилие начальной затяжки пружины 13, усилия прижима фиксатора к раме и, следовательно, требуемые усилия для удержания фиксатора и перевода его в необходимое (рабочее/нерабочее) положение. Например, при перестановке штифта 18 из положения, показанного на фиг. 2, в отверстие 26 увеличится и усилие затяжки пружины 13, и усилие, которое необходимо приложить к ручке 10, чтобы сжать пружину для перевода фиксатора в другое положение.
Для снижения сил трения при повороте вала 1 относительно его оси между штифтом 18 и цилиндрической выемкой 20 наружной втулки 15 могут быть установлены одна или несколько шайб 27 (фиг. 2) с антифрикционной смазкой или из антифрикционного материала.
Такие же шайбы 28 могут быть установлены и между пружиной 13 и опорными поверхностями 16 втулок 14 и 15 (фиг. 2), а также между внутренней втулкой 14 и элементом конструкции механизма, в котором смонтировано стопорное устройство - поз. 29. Шайбы 27-29 имеют толщину 1…5 мм или другую, требуемую в конкретных конструкциях устройств, в которых используется стопорное устройство.
При использовании шайб 27-29 на их поверхность, а также на места их установки наносят антифрикционную смазку со свойствами, соответствующими климатическим условиям их эксплуатации. В этом случае шайбы выполняют роль подшипников скольжения для уменьшения усилий поворота вала 1, необходимого, например, для работы фиксатора, показанного на фиг. 1. При отсутствии постоянного продольного перемещения и вращения вала 1 в конструкции, в которой он установлен, а также при возможности перемещении вала 1 только вдоль своей оси, без проворота относительно нее, шайбы 27-29 не используют.
Для защиты от пыли и атмосферных осадков нерабочая часть вала 1 со штифтом 18, шайбами 27, 28 и частью пружины 13 может быть защищена стаканом 30, который надевается на наружную втулку 15 с натягом.
Стакан имеет длину, обеспечивающую полный ход пружины 13, т.е., при полном сжатии пружины открытый край стакана 30 не должен касаться вертикальной поверхности 2, с которой взаимодействует внутренняя втулка 14 или шайбы 29 (если они используются).
Стакан выполняется из тонкостенного материала - металла или пластика, например, из полиэтиленфталата (ПЭТ). В качестве стакана 30 может быть использована донная часть пластиковых бутылок подходящего диаметра - из числа имеющихся в продаже либо выполненных специально по размеру.
Стакан 30 также может фиксироваться на наружной втулке дополнительно либо самостоятельно с помощью нескольких расположенных по периметру (по окружности или спирали) стакана пружинящих фиксаторов, выполненных в виде защелок типа лепестка или полоски 31 (фиг. 2). Аналогичные фиксаторы 32 могут быть образованы в виде нескольких вмятин по периметру (стакана). Фиксаторы 32 также могут быть выполнены в виде кольцевых углублений - сплошных или отдельных по окружности, особенно при использовании стакана из пластика. Вместо фиксаторов в виде вмятин 32 в стакане 30 могут быть использованы расположенные на боковой поверхности наружной втулки 15 капли сварки, спиленные до необходимой высоты (не показано). Например, высота спиленных капель может быть 0,1-2 мм, чтобы на них с натягом мог быть надет стакан 30 из пластика.
Наружная втулка 15 может быть выполнена не с внутренними направляющими поверхностями 17, как на фиг. 2, а с наружными - поз. 33, фиг. 1. Наружные направляющие поверхности 33 в этом случае также будут защищать конец пружины 13 с антифрикционными шайбами.
Непосредственно у вертикальных элементов 2 и 3 боковой балки 4 со стороны нерабочей части вала 1 перпендикулярно его оси выполнены отверстия 34 (фиг. 2) и 35 (фиг. 1) под «аварийную» увязочную (вязальную) проволоку 36 (фиг. 1), которую используют при изломе пружины 13. При исправном состоянии фиксатора увязочная проволока 36 с поджатыми концами в свободном состоянии надета на открытую часть вала 1 (фиг. 1), либо размещена в отверстии 37 (фиг. 1, 2, 5) с загибанием концов на торце вала 1 - поз. 38 (фиг.1 - 5). Вместо проволоки 36 или 38 (фиг. 1) может быть использован шплинт с таким же размером поперечного сечения (не показан).
Для повышения надежности работы стопорного устройства и предотвращения при его работе проворота штифта 18 относительно собственной его оси, со стороны внешней поверхности наружной втулки 15 штифт 18 может иметь плоскую поверхность - лыску 39 - по всей его длине и на глубину (величина, на которую уменьшается поперечный размер штифта) величиной до 0,3-0,4 от его диаметра (фиг. 5).
Поверхность лыски 39 под воздействием на штифт 18 усилий сжатой пружины 13 постоянно прижимается к поверхности цилиндрической выемки 20 наружной втулки 15 или шайб 27, если они используются.
Наличие лыски 39 (фиг. 5) позволяет постоянно ориентировать штифт 18 в отверстии 19 так, чтобы шплинты 23 и 24 располагались параллельно поверхности выемки цилиндрической 20 наружной втулки 15 - для исключения нежелательного контакта шплинтов 23, 24 с поверхностью цилиндрической выемки 20 и возможного истирания или повреждения шплинтов 23, 24 при поворотах вала 1 в процессе переключения положения фиксатора контейнеров.
При использовании стопорного стержня (штифт) 18 с лыской 39 при исправном состоянии фиксатора шплинты 23, 24 не будут вообще соприкасаться с поверхностью цилиндрической выемки 20 и испытывать какую-либо нагрузку.
При использовании лыски 39 штифт 18 может фиксироваться не цельной проволокой 25 (фиг. 4), а двумя отдельными колечками, продеваемыми в отверстия 21-22, концы проволоки при этом также можно фиксировать скручиванием (не показано).
На фиг. 1 позицией 40 показано положение проволоки 36 при изломе пружины 13.
Работа стопорного устройства объясняется на примере фиксатора контейнера на железнодорожной платформе.
Для сборки фиксатора нерабочий конец вала 1 фиксатора вводится в отверстия вертикальных элементов 3 и 2 до упора держателя 9 в боковую балку 4 рамы платформы (фиг. 1).
Удерживая в таком положении вал 1, на его нерабочий конец надевают шайбы 29, внутреннюю втулку 14 с ее шайбами 28, пружину 13, шайбы 28, наружную втулку 15 и шайбы 27 (фиг. 2). Затем, удерживая от продольного смещения вал 1, по нему перемещают наружную втулку 15, сжимая пружину 13, так, чтобы освободилось отверстие 19 в вале 1 под штифт 18, который вводится в это отверстие с предварительно закрепленным в нем одним из шплинтов 23 или 24, концы которого затем разводятся. После этого освобождают наружную втулку 15, и она сжатой пружиной 13 прижимается к штифту 18 (или к его лыске 39), который в результате оказывается в цилиндрической выемке 20, препятствующей осевому перемещению штифта 18. В штифте 18 закрепляется второй шплинт 23 или 24 путем разведения его концов. В результате штифт 18 надежно удерживает наружную втулку 15, на которую действует осевая сила сжатой пружины 13, которая вторым концом взаимодействует с элементами боковой рамы платформы.
Максимальная глубина цилиндрической выемки 20 (при глубине ее величиной до 2 диаметров штифта 18) обеспечивает возможность размещения в ней полностью (заподлицо с наружной поверхностью наружной втулки 15) штифта 18 со всеми антифрикционными шайбами 27 (если используется не одна, а несколько) и надежную фиксацию штифта 18 цилиндрической ограничительной поверхностью цилиндрической выемки 20. В этом случае цилиндрическая выемка 20 может быть закрыта плотно посаженной на вал 1 крышкой-шайбой с буртиком, который охватывает наружную втулку 15 и защищает цилиндрическую выемку от попадания в нее осадков и пыли (не показано).
При использовании штифта 18 с лыской 39 (фиг. 5) его ориентируют в отверстии 19 (фиг. 2-4) так, чтобы лыска 39 была обращена к поверхности цилиндрической выемки 20 наружной втулки 15 (фиг. 5).
В результате за счет действия пружины 13 на наружную втулку 15 ее наружная поверхность (цилиндрической выемки 20) будет прижиматься к штифту 18 (или к его лыске 39). Поэтому шплинты 23, 24 (их оси) будут расположены параллельно наружной поверхности цилиндрической выемки 20 наружной втулки 15 и не будут при этом взаимодействовать с поверхностью цилиндрической выемки 20 и повреждаться в процессе работы фиксатора.
Шплинты 23, 24 или проволока 25 (фиг. 4) предназначены для исключения выпадения штифта 18 из отверстия 19 в случае поломки пружины 13. При отсутствии шплинтов 23, 24 или проволоки 25 и смещении наружной втулки 15 по валу 1 в результате излома пружины 13 штифт 18 может оказаться вне цилиндрической выемки 20. В этом случае при отсутствии шплинтов 23, 24 или проволоки 25 произойдет потеря штифта 18, т.к. он выпадет из отверстия 19.
В собранном фиксаторе под действием осевого усилия пружины 13 наружная втулка 15 постоянно прижимается цилиндрической выемкой 20 к штифту 18, зафиксированному без возможности осевого перемещения в отверстии 19 вала 1 (фиг. 2), за счет закрепления проволочной скруткой 25 либо шплинтами 23, 24, расположенными в отверстиях 21, 22 непосредственно у вала 1 (фиг. 4-5).
При необходимости изменения усилия начальной затяжки пружины 13 штифт 18 устанавливается в одно из требуемых положений, показанных на фиг. 5.
В отверстие 37 вводится вязальная (увязочная) проволока 38 (фиг.1) или шплинт соответствующей величины (не показан) и фиксируется от выпадения из вала 1 загибанием концов.
Никакой нагрузки проволока 38, 36 или шплинт при исправном фиксаторе не воспринимают, а служат для использования при изломе пружины 13 - для ограничения выхода фиксатора за габарит, который он имеет в рабочем положении.
Вместо проволоки 38 (фиг. 2) или в дополнение к ней на открытую часть вала 1 надевается с большим зазором проволока 36 (фиг. 1), концы которой загибаются так, чтобы она надежно удерживалась на валу 1 и не мешала его свободному перемещению вдоль своей оси.
На наружную втулку 15 надевается стакан 30 (фиг. 2), который удерживается на ней за счет натяга или фиксаторов 31 или 32.
После этого фиксатор готов к использованию и работает следующим образом.
Фиксатор используют при прогнозе интенсивной ветровой нагрузки, при которой выступы фитингового упора 6 могут не удержать контейнер 8 от падения с платформы. В рабочем положении фиксатор под действием пружины 13 прижимается к боковой балке 4 рамы, и стержень 11 заходит в зацепление с фитингом 7 (фиг. 1). В результате стержень 11 препятствует вертикальным перемещениям порожнего контейнера 8 при действии на него больших ветровых нагрузок - в виде шквалистых ветров.
Для разгрузки контейнера 8 и освобождения его фитинга 7 фиксатор переводят в нерабочее положение. Для этого воздействуют на ручку 10, сжимая пружину 13, и перемещают вал 1 вдоль своей оси до тех пор, пока стержень 11 не выйдет из зацепления с фитингом 7 (то есть из окна 12 фитинга 7) и дальше, чтобы торец (конец) стержня 11 оказался за границей боковой балки 4 (фиг. 1). Удерживая ручкой 10 пружину 13 в таком сжатом состоянии, поворачивают фиксатор относительно оси вала 1 так, чтобы стержень 11 оказался ниже верхней полки 5 боковой балки 4. После этого отпускают ручку 10, и под действием пружины 13 фиксатор опять прижимается к боковой балке 4, но уже без зацепления стержнем 11 фитинга 7. Контейнер 8 после этого может быть снят с платформы. Для перевода фиксатора в рабочее положение после погрузки контейнера, описанные выше операции с ним выполняют в обратном порядке (последовательности).
В нерабочее положение фиксатор также переводится и при изломе пружины 13 - самопроизвольно или специально. В этом случае на вал 1 перестает действовать осевое усилие сжатой пружины 13, в результате которого фиксатор перестает прижиматься к боковой балке 4 рамы. Это может привести к перемещению фиксатора, смонтированного на валу 1, в направлении от рамы платформы и нарушению габарита фиксатора, установленного для его рабочего положения, а также к нарушению габарита платформы.
В рассматриваемом примере при изломе пружины 13 стержень 11 под действием вибрации в процессе движения платформы выйдет из зацепления с фитингом 7 и перестанет удерживать контейнер 8 при действии на него вертикальных и боковых ветровых нагрузок, что может привести к падению контейнера с платформы.
Для предотвращения выхода фиксатора за свой габарит, используют проволоку 38 или 36 следующим образом. Проволоку 36 (фиг.1) снимают с вала 1, фиксатор прижимают к боковой балке 4, и вводят проволоку 36 в отверстие 35, подгибая концы, чтобы проволока 36 не могла самостоятельно выйти из отверстия 35. Для индикации неисправного состояния фиксатора и требуемого ремонта концы проволоки 36 могут быть выведены на видимую часть рамы платформы - поз. 40, фиг. 1. При использовании проволоки 38 снимают стакан 30 (фиг. 2), из отверстия 37 вынимают проволоку 38 и переставляют ее в одно из отверстий 34 (фиг. 2) или 35 (фиг. 1) с подгибанием концов, таким же образом, как и проволоку 36.
Стакан 30 после этого возвращают на прежнее место, закрепляя на наружной втулке 15. Вместо проволоки 36 или 38 (фиг. 1) может быть использован шплинт с таким же размером поперечного сечения (не показан). Проволока 38 может также служить ограничителем перемещения на валу 1 втулок 14, 15 с шайбами 27-29 для предотвращения потерь этих деталей в случае излома пружины 13 и выпадения из отверстия 19 штифта 18.
В процессе работы фиксатора контейнеров само стопорное устройство работает следующим образом.
После выполнения сборки фиксатора сжатая пружина 13 через внутреннюю втулку 14 воздействует на вертикальную стенку 2 рамы платформы, а через наружную втулку 15 создает продольное усилие на вал 1 (рис. 1). Это усилие воспринимается стопорным устройством, которое состоит из наружной втулки 15 и стопорного стержня - штифта 18, размещенного в цилиндрической выемке 20 наружной втулки 15, зафиксированного неподвижно в отверстии 19 вала 1 (рис. 2) и воздействующего на поверхность цилиндрической выемки 20. Это стопорное устройство передает осевое усилие на вал 1 и стопорит (закрепляет, препятствует перемещению вдоль вала 1) конец пружины 13, взаимодействующий с втулкой 15.
В процессе перевода фиксатора из рабочего положения в нерабочее и наоборот происходит продольное перемещение вала 1 и вращение его относительно своей оси. При этом происходит дополнительное сжатие пружины 13 (пружина 13 сжимается), но расположение ее конца, опирающегося на наружную втулку 15, не меняется, вне зависимости от действующих на вал 1 усилий, т.к., ее положение застопорено (зафиксировано) штифтом 18. В результате штифт 18 с наружной втулкой 15, имеющей цилиндрическую выемку 20, которые в совокупности образуют стопорное устройство для пружины 13, надежно фиксируют (стопорят) положение пружины 13, то есть, выполняют функцию упора (стопора) для конца пружины при действии на вал любых рабочих осевых нагрузок, осуществляя прижим вала 1, требуемый для его рабочего положения или требуемого положения деталей, закрепленных или взаимодействующих с ним.
Выполнение в наружной втулке 15 стопорного устройства цилиндрической выемки 20 позволяет надежно закрепить в ней штифт 18. Также повышается надежность работы стопорного устройства и закрепления пружины 13 на валу 1 при действии на него продольных усилий, а также при продольных и вращательных движениях вала 1 в процессе работы устройств, в которых он может быть установлен.
При исправном состоянии фиксатора, т.е. при действии на втулку 15 осевого усилия пружины 13, цилиндрическая выемка 20 будет надежно удерживать в себе своей боковой цилиндрической поверхностью штифт 18 на протяжении всего периода эксплуатации фиксатора, препятствуя выпадению стопорного штифта 18 из вала 1. При этом шплинты 23, 24 и проволока 25 могут не подвергаться какой-либо нагрузке, особенно при использовании штифта 18 с лыской 39, или испытывать минимальные нагрузки.
Шплинты 23, 24 или проволока 25 при исправном фиксаторе выполняют предохранительную функцию и предназначены для исключения потери деталей пружинного блока при изломе пружины 13, когда штифт 18 может выйти из цилиндрической выемки 20.
Осевое усилие, действующее на вал и воспринимаемое стопорным устройством, может создаваться не только пружиной 13, но и любым другим способом или воздействием на вал 1 - весом деталей, пневматикой, гидравликой и пр.
Использование для закрепления в валу 1 штифта 18 цельной вязальной проволокой 25 (фиг. 4) позволяет центрировать штифт 18 относительно вала 1, а также надежно зафиксировать его в вале 1 без проворота штифта 18 относительно его собственной оси при поворотах вала 1 для перевода фиксатора из рабочего положения в нерабочее или наоборот.
Выполнение в штифте 18 лыски 39 (фиг. 5) и фиксация штифта 18 шплинтами 23, 24 также исключает возможность проворота штифта 18 относительно своей оси и обеспечивает надежное и стабильное (постоянно ориентированное) расположение штифта 18 относительно прилегающей наружной поверхности наружной втулки 15 с цилиндрической выемкой 20 или шайбы 27 (если шайбы используются) при исправной работе фиксатора.
Применение защитного стакана 30 обеспечивает защиту штифта 18 шайб 27, 28 и наружной втулки 15 от пыли, снега и льда, что улучшает условия работы стопорного устройства и уменьшает в нем усилия, которые требуются для поворота вала 1. Также стакан препятствует выпадению штифта 18 из вала 1 при изломе пружины 13 и одного из шплинтов 23, 24.
Стопорное устройство может быть применено для валов, которые работают под постоянной или периодической осевой нагрузкой, а также для валов, в которых требуется предотвращение осевых перемещений вала 1 и обеспечение фиксированного по оси рабочего положения вала 1 в механизме, в котором он смонтирован, при отсутствии действия на вал осевых усилий. В этом случае стопорное устройство будет ограничивать или предотвращать нежелательные осевые перемещения вала, создавая втулкой и штифтом упор деталям, взаимодействующим с валом при попытках их перемещения.
Для обслуживания предлагаемого стопорного устройства не требуется никакого специального инструмента. Монтаж, демонтаж и обслуживание устройства может производиться с применением плоскогубцев или пассатижей либо без инструмента, если используется мягкая проволока для фиксации штифта и в качестве аварийной.
1. Стопорное устройство для восприятия осевой нагрузки вала, содержащее ограничительную втулку, размещенную на валу и воспринимающую нагрузку, действующую на вал в направлении его оси, при этом в вале со стороны поверхности ограничительной втулки, противоположной поверхности, воспринимающей осевую нагрузку, выполнено отверстие, перпендикулярное оси вала, в котором размещен штифт для фиксации ограничительной втулки, взаимодействующий с ней, отличающееся тем, что в штифте перпендикулярно его оси выполнены параллельные отверстия для размещения в них стержневых элементов, фиксирующих положение штифта относительно вала, при этом параллельные отверстия расположены на равных расстояниях от концов штифта и на расстоянии, превышающем диаметр вала, и ориентированы параллельно поверхности ограничительной втулки, причем в ограничительной втулке со стороны штифта выполнена цилиндрическая выемка, в которой размещен штифт, при этом цилиндрическая выемка имеет глубину, равную 0,3-2 диаметра штифта, а длина штифта определяется из соотношения:
где L – длина штифта;
D – диаметр цилиндрической выемки;
d – диаметр штифта;
K – коэффициент размера, К = 0,6-1,
причем штифт зафиксирован проволокой, проходящей по меньшей мере через одно из отверстий штифта и полностью охватывающей вал.
2. Стопорное устройство по п. 1, в котором между штифтом и ограничительной втулкой размещена по меньшей мере одна шайба.
3. Стопорное устройство по п. 1, в котором штифт зафиксирован проволокой, проходящей через оба отверстия в штифте.
4. Стопорное устройство по п. 1, в котором на ограничительной втулке размещен защитный стакан.
5. Стопорное устройство по п. 1, в котором по всей длине штифта выполнена лыска на глубину величиной 0,1-0,4 от его диаметра, причем штифт обращен лыской в сторону цилиндрической выемки ограничительной втулки.
6. Стопорное устройство по п. 1, в котором в вале вдоль его оси на разном расстоянии и под разными углами по отношению друг к другу выполнены дополнительные отверстия под штифт.
