Ручные ножницы
Изобретение относится к режущим инструментам , а именно к ручным ножницам, и может быть использовано в быту, текстильной , бумажной и полиграфической промышленности , а также в сфере обслуживания. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности устройства. Рабочие элементы ручных ножниц снабжены ограничительными выступами 3, выполненными в зоне переходного участка между лезвием 1 и рукояткой 2, перпендикулярно плоскости рабочих элементов, покрытие 4 рукояток выполнено из намагниченного композиционного материала одинаковой полюсности, при этом остаточная индукция магнитного поля указанного материала определяется из следующей зависимости: В V( 0,05 - 1 )4 , где В - остаточная индукция магнитного поля материала покрытия, Тл; S - площадь соприкасающихся участков покрытий, см2. 1 ил., 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)л В 26 В 13/20
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4762547/27 (22) 28.11.89 (46) 30.06.92. Бюл. N 24 (71) Институт механики металлополимерных систем АН БССР (72) В.К.Слабин, С.Ф.Жандаров, В.А.Смуругов, М.M.Ãóò и И.0.4еликатная (53) 621.966(088.8) (56) Заявка Великобритании
N 1580870,,кл. В 26 В 13/06, 1978. (54) РУЧНЫЕ НОЖНИЦЫ (57) Изобретение относится к режущим инструментам, а именно к ручным ножницам, и может быть использовано в быту, текстильной, бумажной и полиграфической промышленности, а также в сфере обслуживания.
Цель изобретения — упрощение конструк. Ж,„, 1743862А1 ции и повышение надежности устройства.
Рабочие элементы ручных ножниц снабжены ограничительными выступами 3, выполненными в зоне переходного участка между лезвием 1 и рукояткой 2, перпендикулярно плоскости рабочих элементов, покрытие 4 рукояток выполнено из намагниченного композиционного материала одинаковой полюсности, при этом остаточная индукция магнитного поля указанного материала определяется из следующей зависимости: В = (0,05 — 1, где В— остаточная индукция магнитного поля материала покрытия, Тл; S — площадь соприкасающихся участков покрытий, см . 1 ил., 2 табл.
17438б2
15
25
35
55
Изобретение относится к режущим инструментам, а именно к ручным ножницам, и может быть использовано в быту, текстильной, бумажной и полиграфической промышленности, а также в сфере обслуживания.
Осуществляют различные конструкции ножниц. Необходимыми элементами большинства ручных ножниц являются шарнирно соединенные между собой рабочие элементы, состоящие из лезвий и рукояток, Режущее действие ножниц заключается в том,.что при движении рабочих элементов вначале происходит деформация сдвига материала, помещенного между лезвиями, а затем она достигает своей предельной степени,-наступает срез.
Поскольку качество реза зависит от плотности контакта между лезвиями, ее стремятся повысить.
Известны ножницы, состоящие из пары шарнирно соединенных рабочих элементов, состоящих из лезвий и рукояток, причем первые несут взаимодействующие режущие кромки, которые удерживаются в контакте благодаря магнитному притяжению.
Другое применение постоянных магнитов в ручных ножницах состоит в том, что из них выполняются детали соединения рабочих элементов: палец на одном из них и шарнирное гнездо на другом. Благодаря магнитному притяжению рабочие элементы шарнирно соединены друг с другом с возможностью поворота и отделения друг от друга, Наиболее близкими из известных ножниц по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению являются ножницы, которые содержат пару шарнирно соединенных рабочих элементов, состоящих из лезвий и рукояток, и снабжены в целях автоматического раскрывания пружиной, которая размещается между рукоятками. На рукоятках имеются выступы для крепления пружины и полимерные покрытия, Полимерные покрытия снижают теплопроводность ножниц, они в меньшей степени поглощают тепло человеческой руки, что обусловливает повышенную эргономичность. Их работа требует не постоянных, а периодических физических усилий: раскрывание происходит поддействием сил упругости пружины, сжимаемой в акте закрывания.
Недостатками этих ножниц являются сложность изготовления (пружина с витками большего диаметра в середине и меньшего — по краям и специальные элементы крепления этой пружины) и ненадежность (часто пружина растягивается и сворачивается набок, выскакивает и ломается, теряется, при случайном нагревании теряет свою жесткость.
Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности.
Это достигается тем, что в ручных ножницах, содержащих пару шарнирно соединенных рабочих элементов, состоящих из лезвия, рукоятки с покрытием на ее поверхности и переходного участка между ними, рабочие элементы снабжены ограничительными выступами, размещенными на переходн ых участках перпенди куля рно плоскости рабочих элементов, покрытие рукояток выполнено из намагниченного композиционного материала, одинаковой полюсности с остаточной индукцией В магнитного поля, равной Г(0,05-1)/S, где В— остаточная индукция магнитного поля материала покрытия, Тл; S — площадь соприкасающихся участков покрытий, см, На чертеже изображены предлагаемые ручные ножницы.
Ножницы состоят из пары рабочих элементов слезвиями 1 и рукоятками 2,,На лезвиях имеются ограничительные выступы
3, на рукоятках — полимерные композиционные намагниченные покрытия 4. Рабочие элементы соединены между. собой шарниром 5.
Работа ножниц осуществляется следующим образом.
Под действием магнитного отталкивания покрытий 4 рукоятки 2 раздвигаются, при этом раздвигаются и лезвия 1, Происходит поворот рабочих элементов вокруг оси шарнира 5. Раскрытие ножниц продолжается до упора лезвий 1 в ограничительные выступы 3. Между лезвиями 1 помещают участок материала и движением рукояток 2 одна навстречу другой производят разрезание.
Материал композиционных магнитных покрытий на рукоятках рабочих элементов может быть различным. В качестве связующих можно применять полистирол, полиамид, полиэтилен, поливинилхлорид, фенолформальдегидную и эпоксидную смолы, но предпочтительнее испольэовать термопласты, поскольку этот класс полимеров легче поддается переработке. В качестве наполнителей используют дисперсные (1020 мкм) порошки магнитожестких материалов алнико (сплавы алюминия, кобальта, никеля), различных ферритов. Покрытия подвергают намагничиванию в магнитном поле до остаточной индукции, соответствующей указанному соотношению, Расчет этого соотношения приведен ниже.
1743862 где =4л10 Гн/м — магнитная постоянная.
Таким образом, два постоянных магнита размером axL с индукцией В взаимодействуют так же, как две рамки тех же размеров с током i, удовлетворяющим уравнению (1).
Чтобы осуществлялось отталкивание рамок, токи в прилежащих сторонах рамок должны быть противоположны (это соответствует одинаковой полюсности постоянных магнитов).
Момент сил М, действующих между рамками, равен сумме моментов сил, действующих между всевозможными парами сторон этих рамок
4 4 м = ; м;;, (2)
1=1l =1
Расчеты по теории Максвелла и закону
Ампера для взаимодействия проводников с током дают
М= iM»,+;Мгг -2(М а(+2 Мзз -2 Мз4, (3) где М. =Fdi, M=F d, I а величина .г г г г
F = =, (5)
4д сг аг -F Lг "á,èo (4) Усилие раскрытия ножниц характеризуется минимальным моментом сил М, который требуется приложить к их рычагам.
Величина M зависит от угла раскрытия о(в начале больше, чем в конце) и для большинства серийно выпускаемых ножниц лежит в пределах от(10-130)х10 Н м при @=5 (минимальное раскрытие) до (0,2-2,0)х10 Н м при номинальном угле раскрытия rp=40 .
Остаточная индукция B магнитного поля у поверхности покрытий рукояток должна обеспечивать не меньшие усилия раскрытия ножниц. Для определения усилия раскрытия был выполнен расчет момента М, который затем был измерен экспериментально.
Схема расчета раскрывающего момента
М сводится к следующему, Предполагают для простоты, что соприкасающиеся магнитные участки представляют собой плоские прямоугольники размером axL. Пусть d — расстояние от шарнира до ближайшей к нему стороны треугольника,  — индукция магнитного поля в центре прямоугольника, Тогда данный постоянный магнит эквивалентен рамке с током, величина которого такова, что.индукция в центре рамки равна
В. Расчеты по формуле Био-Савара-Лапласа показывают, что индукции В магнитного поля соответствует сила тока вдоль периметра прямоугольника
= — (1)
2,и 9/а +L имеющая размерность. силы, зависит лишь от индукции В магнитного поля и геометрических размеров рамки (но не от индексов, а имеющие размерность длины величины dli
5 определяются формулами
d» = 2 d cos + (ч 1 + () — 1 );(6) . 2dsin2
dzz =2 (d + L)x
xcos $ (чГ+ (2(d+1 )з!п 2
) - 1)(7) dlz=2d sing (g + 1), R — d sin p R
20 (8) где R =2d(d+L)(1-cos р)+1 (9) с
)г, г аЭ вЂ” +д
25 4 (10) где a =d -2d(d+S)cos p+(d+S); (11)
=(d+L)г-2(d+L)(d+S)cusp+(d+S)z; (1 2)
y=d-(d+S)cosp; (13) д =(d+L)-(d+S)cos р; (14) и Ф Ф
f (d+S)ã,.„z а а +, 0 а а"+у
30 (15) где(а ) =а +а; (p )z=p +а;
35 с --Х о 1: (16) (17) (18) о1з=о14=с1гз=ог4=о31=озг=с141=о4г=0 (19)
Вычисления по формулам (3)-(19) для углов раскрытия p=5 и40 идлин соприкасающихся участков покрытий i=1,3; 2,5; 5; 7;
10 см (в предположении, что а=0,5 см, d=2
45 см) привели к следующим результатам (табл.1).
В табл.2 приведены значения раскрывающего момента в зависимости от длины со-. прикасающихся участков покрытий рукояток L и индукции В полимерного ком55 позиционного материала. Из табл.2 находят значения величин остаточной индукции В магнитного поля и длины соприкасающихся участков покрытий, соответствующие раскрывающему моменту M=(10-130)õ10 Н м
1743862,05 — 1 ) —, 35
Таблица1
Зависимость d1, F и М от длины покрытий рукояток при В = 1,2 Тл (числитель — ср =5, знаменатель -р =40 ) F,Н
М, 10 Нм
L, см
d11, см
d22, см
d d34, см d, см,О.1Я2 0,248 9 025 0,093 0 0,026 02 0,014 001 0,007 Ы,122 3,354 102 955 ЯД33 3,109 7 i1 0,390 4,9010 5,4095 5,5693 5,5964 5,6110 1,3 Я Я 0,243 17 0,243 g 137 0,243 ЯЯ7 0,243 Я„Я7 0,243 6.625 0,150 72 0,111 ЯЩ 0,072 39 0,056 27 0,042 2Е35 1,91 11 3,99 Я4Д 44 5,76 Щ21Д 6,43 12ЩД2 6,99 2,5 6,519 213 38fj 0,737 151 44 1,034 6,043 74 171 16,129 1 88 24,895 16,877 25,759 434 938 1,148 39,490 38,523 1,246 при р=5 . Они удовлетворяют соотноше=40,Я:Т\/ . И! где S=a L- площадь соприкасающихся при закрывании ножниц участков покрытий рукояток (см ), При этом характерные величины В, достаточные для раскрытия ножниц, находятся в пределах 0,2-0,6 Тл. Были изготовлены ножницы с полимерными намагниченными композиционными покрытиями на рукоятках рабочих элементов с длиной соприкасающихся участков покрытий рукояток L=5 см, шириной а=0,5 см и остаточной индукцией магнитного поля 0,10 и 0,30 Тл, Первые из ножниц имели недостаточный предельный угол раскрытия (20-25 ), к тому же при резании ими плотной бумаги наблюдалось "заедание" и требовалось раскрытие ножниц вручную. Вторые ножницы работали нормально, Таким образом, выполнение соотношения (20) является существенным для нормальной работы ножниц. Результаты испытаний показали, что сбора предлагаемых ножниц требует на 3070% меньше времени, чем сборка базовых ножниц. Это говорит о большей простоте конструкции и является логическим следствием отсутствия в предлагаемых ножницах пружины, Эксплуатационная надежность предлагаемых ножниц существенно выше чем ножниц-прототипа. Автоматическое раскрывание ножниц с магнитными покрытиями происходило надежно длительное время, В то же время автоматическое раскрывание ножниц с пружиной при длительной работе нарушалось вследствие снижения жесткости пружины. 5 Предлагаемые ножницы дают экономию металла и полимеров за счет увеличения как надежности, так и срока службы, Срок службы предлагаемых ножниц на 40-. 60% дольше чем у прототипа. Формула изобретения Ручные ножницы, содержащие пару шарнирно соединенных рабочих элементов, при этом каждый из них состоит из лезвия, 15 рукоятки с покрытием на ее поверхности и переходного участка между ними, о т л и ч аю щ и е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения их надежности, рабочие элементы снабжены ограничитель20 ными выступами, размещенными на переходных участках перпендикулярно плоскости рабочих элементов, покрытие рукояток выполнено из намагниченного композиционного материала одинаковой 25 полюсности с остаточной индукцией В магнитного. поля, равной 30 где  — остаточная индукция магнитного поля материала покрытия, Тл; S — площадь соприкасающихся участков покрытий, см . 1743862 Таблица2 15 25 Составитель С.Жандаров Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор Л.Павлова Заказ 2156 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ".7 Зависимость раскрывающего момента М от длины покрытий рукояток L и индукции постоянных магнитов В (числитель-у =5, знаменательр =40О) 
