Устройство для разъемного соединения вращательно- симметричных деталей

 

Изобретение относится к устройству для разъемного соединения вращательно-симметричных деталей. Устройство для разъемного соединения вращательно-симметричных цилиндрических или конических деталей имеет по меньшей мере одну натяжную ленту, которая обхватывает соединяемые детали в плоскостях зажима, скобы, взаимодействующие с фланцевыми буртиками соединяемых деталей. При этом упомянутая по меньшей мере одна натяжная лента охватывает соединительные пальцы, установленные перпендикулярно направлению зажима натяжной ленты. Соединительные пальцы попарно соединены между собой с возможностью разъединения через зажимной элемент. Каждый зажимной элемент имеет два натяжных рычага, закрепленных на расстоянии друг от друга с возможностью поворота, на которых установлены соединительные пальцы и которые в положении зажима фиксируются стопорными элементами. В результате создано устройство, которое обеспечивает бесперебойное постоянное радиальное натяжение по всему периметру детали и контролируемое радиальное перемещение раскрытия натяжной ленты. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройству для разъемного соединения вращательно-симметричных цилиндрических или конических деталей, содержащее по меньшей мере одну натяжную ленту, которая обхватывает соединяемые детали в плоскостях зажима, скобы, взаимодействующие с фланцевыми буртиками соединяемых деталей, причем упомянутая по меньшей мере одна натяжная лента охватывает соединительные пальцы, установленные перпендикулярно направлению зажима натяжной ленты, причем соединительные пальцы попарно соединены между собой с возможностью разъединения через зажимной элемент.

Устройство такого типа известно из патента ФРГ №3727448 С2 и применяется, в частности, в области космической техники для того, чтобы фиксировать полезные грузы на последней ступени ракет-носителей и при достижении предусмотренной заданной орбиты отцеплять от них путем размыкания зажимного элемента. Кроме того, другое применяемое в этих целях устройство, обозначаемое также как соединение натяжной лентой Марман, описано в выложенной заявке ФРГ DE-0S 2655772. В обоих известных устройствах на внутренней поверхности натяжной ленты установлены скобы, также имеющие на своей внутренней стороне конические выемки, в которые входят выполненные соответствующим образом фланцы или сопряженные кольца, установленные на концах соединяемых между собой деталей. Посредством пиротехнического взрыва зажимных элементов, фиксирующих натяжную ленту, эти скобы стягиваются с фланцев или сопряженных колец вниз таким образом, что детали, например полезный груз и последняя ступень ракеты, отделяются друг от друга.

При таком пиротехническом разделении зажимных элементов выделяется накопленная в натяжных лентах высокая энергия, что при известных условиях создает сравнительно высокую ударную нагрузку на соседние детали и системы ракеты и на полезный груз.

Задачей изобретения является создание устройства вышеуказанного типа, которое обеспечивает бесперебойное постоянное радиальное натяжение по всему периметру детали и контролируемое радиальное перемещение раскрытия натяжной ленты.

Для решения поставленной задачи изобретением предусмотрено, что каждый зажимной элемент имеет два натяжных рычага, закрепленных на расстоянии друг от друга с возможностью поворота, на которых установлены соединительные пальцы и которые в положении зажима фиксируются стопорными элементами.

Каждый зажимной элемент имеет также опорную пластину, на которой установлены с возможностью поворота два натяжных рычага, причем натяжные рычаги выполнены быстродействующими. Натяжные рычаги снабжены скобами, взаимодействующими со стопорными элементами, каждый из которых установлен в зажиме на опорной пластине с возможностью перемещения в продольном направлении натяжной ленты. В окружном направлении установлено большое количество зажимных элементов.

Стопорные элементы имеют скошенные концы, прилегающие к стопорному элементу, выполненному в виде конического фиксатора для раскрытия и установленному с возможностью перемещения вдоль направляющей на опорной пластине.

Натяжная лента состоит из двух параллельных натяжных лент, причем натяжные ленты в открытом положении составляют замкнутую деталь с натяжными элементами.

В устройстве согласно изобретению разъединение натяжной ленты и тем самым разделение соединенных между собой компонентов осуществляется путем поворота натяжного рычага из закрытого положения в открытое положение, а зажимной элемент как одно целое и тем самым все устройство остается в закрытом состоянии. Энергия, накопленная в натяжной ленте при ее натяжении, преобразуется таким образом вначале в энергию движения и затем снова в упругую энергию, которая снова воспринимается лентой. Для местного ограничения движения открытия предусмотрены предпочтительно держатели ленты, поэтому натяжная система фиксируется по месту и достигается контролируемое радиальное движение открытия ленты.

Изобретение поясняется ниже более подробно на изображенных на чертежах примерах выполнения. На чертежах показано:

Фиг.1 - изображение натяжной ленты в перспективе в закрытом состоянии.

Фиг.2 - система по фиг.1 в виде сверху в открытом состоянии.

Фиг.3 - детали системы по фиг.1 в разрезе.

Фиг.4 - участок замыкания системы по фиг.1 в открытом состоянии.

Фиг.5 - распределение сил в системе по фиг.1, принципиальный эскиз.

В показанной на фиг.1 системе выполнено соединительное устройство по типу натяжной ленты из двух натяжных лент 1 и 2, расположенных с промежутком параллельно друг другу. Натяжные ленты 1 и 2 обхватывают соединительные пальцы 3 и 4, расположенные параллельно продольной оси двух соединяемых между собой деталей, которые не показаны на чертеже, в частности цилиндрических или конических деталей. Между двумя натяжными лентами 1 и 2 установлено большое количество одинаковых по конструкции скоб 5, имеющих поперечное сечение, показанное на фиг.3 в левой части. В частности, в каждой скобе 5 в ее средней части выполнены по всему периметру конические выемки 6, которые по форме соответствуют выполненным коническими поверхностям 7, 8 соединительных или сопряженных колец 9, 10, создающих соединение с прилегающими соединяемыми друг с другом деталями. Кроме того, одно из соединительных колец 9, 10 имеет на внутренней поверхности кольцевое утолщение 11 по всей окружности. Система дополняется рядом держателей 12, 13 ленты, а также стяжными пружинами 14.

Соединительные пальцы 3 и 4, как показано на увеличенном рисунке на фиг.4, попарно закреплены каждый в зажимном элементе 15, 16. Последний состоит из опорной пластины 17, которая по форме соответствует радиусу соединяемых друг с другом соединительных колец 9, 10 и на которой установлены с возможностью поворота два натяжных рычага 18 и 19. Как видно на фиг.4, натяжные рычаги 18 и 19 соединены пальцами 3 и 4 с натяжными лентами 1 и 2 и выполнены в виде так называемых быстродействующих натяжных рычагов. При этом собственно натяжной рычаг образуется приблизительно прямоугольной рамой 20, один конец которой крепится с возможностью поворота вокруг оси, образованной поворотным пальцем 21, параллельно пальцам 3 и 4. На втором конце рамы 20 в резьбовом отверстии крепится натяжной болт 22, который входит внутрь рамы и снабжен надставкой 23. Наставка 23 выполнена в качестве держателя болта 3, который выступает из рамы через продольные отверстия 24 рамы 20 с обеих сторон и несет на себе обе натяжные ленты 1 и 2. На конце рамы 20 с натяжным болтом 22 установлена зажимная скоба 25, функция которой поясняется ниже.

Зажимная скоба 25 взаимодействует с фиксатором 26, который установлен с промежутком от поворотного пальца 21 в выемке 2 на опорной пластине 17 с возможностью перемещения в продольно направлении натяжной ленты. Фиксатор 26 обеими концевыми частями выступает из зажима 27, причем концевая часть в закрытом положении системы обхватывает зажимную скобу 25 снизу, а обращенный к натяжному рычагу 18 конец выполнен скошенным. Скошенный конец взаимодействует с другим коническим фиксатором 28, расположенным на опорной пластине 17 с возможностью перемещения по направляющей 31 в осевом направлении системы. Когда одна из скошенных поверхностей фиксатора 28 прилегает к соответствующим образом выполненному концу фиксатора 26, вторая поверхность взаимодействует со второй аналогичной скобой 30 в зажиме 29, которая является частью идентичной, но выполненной зеркально системы, образующей второй натяжной рычаг.

При сборке системы натяжные рычаги 18 и 19 простой передвижкой позволяют быстрый переход от изображенного на фиг.4 открытого положения в изображенное на фиг.1 закрытое положение и тем самым приложение усилия натяжения на натяжные ленты 1 и 2. При этом радиальное перемещение скоб 5 вызывается обоими натяжными рычагами 18 и 19, благодаря чему значительно сокращается путь натяжного болта, необходимый для полного натяжения системы. Окончательное натяжение лент 1 и 2 осуществляется закруткой натяжных болтов 22.

После передвижки натяжные рычаги 18 и 19 удерживаются зажимными скобами 25 и фиксаторами 26 и 30 в закрытом положении. Фиг.5 показывает на диаграмме сил действующие при этом на натяжной рычаг 20 силы и их направление. Угол α между усилием ленты F3 и осевым усилием натяжного рычага вызывает незначительное дополнительное усилие F5, которое в закрытом положении системы соответствует усилию удержания. Кроме того, механическая фиксация фиксатора 28 предотвращает не предусмотренное открытие системы.

При достижении заданного положения с помощью фиксаторов 26 и 30 производится деблокирование системы. В данной описанной системе это осуществляется с помощью электромагнитной системы, но возможны также и другие аналогичные системы открытия. При этом коническая форма фиксаторов 26 и 30, а также фиксатора 28 обеспечивает контролируемое открывание системы и замедленное высвобождение накопленной в ней энергии. Это замедленное высвобождение энергии поддерживается дополнительно усилием F5, которое в соответствии с показанной на фиг.5 диаграммой увеличивается с увеличением угла α и тем самым при открытой системе создает суммирующее усилие раскрытия. Одновременно контролируемый процесс раскрытия поддерживается имеющимися во всей системе силами трения и инерции масс зажимной и стопорной системы и системы скоб и лент.

Вышеописанная система представляет собой значительно упрощенный зажимной элемент с расширенными функциями. Так как собственно разделение осуществляется за счет раскрытия натяжных рычагов 18 и 19, то система, состоящая из скоб 5, натяжных рычагов 18 и 19, опорных пластин 17 и натяжных лент 1 и 2, остается закрытой. Накопленная в ней за счет натяжения энергия при раскрытии преобразуется вначале в кинетическую энергию и затем в упругую энергию ленты. Держатели ленты 12 и 13, а также стяжная пружина 14 служат при этом в качестве ограничителя местного перемещения таким образом, что обеспечивается контролируемое радиальное перемещение ленты и натяжная система фиксируется по месту.

Предусмотренные в вышеописанной системе сдвоенные натяжные ленты 1 и 2, которые могут быть выполнены в виде лент или тросов, обеспечивают оптимизацию удельного давления на поверхность соприкосновения между скобами 5 и соединительными кольцами 9 и 10. Одновременно выполненная таким образом система натяжения за счет скоб 5 создает равномерную радиальную нагрузку на контактных поверхностях 7 и 8, так как обеспечивается контакт по всему периметру и одинаковое расстояние между натяжной лентой и скобами.

За счет подбора натяжных лент или тросов соответствующей длины и установки необходимого количества скоб можно использовать вышеописанное приспособление с натяжной лентой практически с любым диаметром сопряженных колец или фланцев, в том числе даже с кольцами и фланцами с очень большим диаметром, с которыми до сих пор были затруднения и их использование считалось невозможным и вместо этого применялись прежде всего устройства с натяжной лентой большого веса. При расчете необходимых значений прочности при использовании вышеописанной системы не требуется принимать в расчет возникающие изгибающие моменты на сопряженных кольцах. Скорее всего охватываемые натяжными лентами сопряженные кольца создают систему с высокой несущей способностью, причем она ограничена по существу только прочностью сопряженных колец или фланцев.

Наконец, следует отметить, что в рамках изобретения можно установить как одно зажимное устройство, так и несколько подобных устройств, распределив их по периметру.

Формула изобретения

1. Устройство для разъемного соединения вращательно-симметричных цилиндрических или конических деталей имеет по меньшей мере одну натяжную ленту, которая обхватывает соединяемые детали в плоскостях зажима, скобы, взаимодействующие с фланцевыми буртиками соединяемых деталей, при этом упомянутая по меньшей мере одна натяжная лента охватывает соединительные пальцы, установленные перпендикулярно направлению зажима натяжной ленты, причем соединительные пальцы попарно соединены между собой с возможностью разъединения через зажимной элемент, отличающееся тем, что каждый зажимной элемент (15, 16) имеет два натяжных рычага (18, 19), закрепленных на расстоянии друг от друга с возможностью поворота, на которых установлены соединительные пальцы (3, 4) и которые в положении зажима фиксируются стопорными элементами (25, 26, 28, 30).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый зажимной элемент (15, 16) имеет также опорную пластину (17), на которой установлены с возможностью поворота два натяжных рычага (18 и 19).

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что натяжные рычаги (18, 19) выполнены быстродействующими.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что натяжные рычаги (18, 19) снабжены скобами (25), взаимодействующими со стопорными элементами (26, 30), каждый из которых установлен в зажиме (27, 29) на опорной пластине (17) с возможностью перемещения в продольном направлении натяжной ленты.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что стопорные элементы (26, 30) имеют скошенные концы, прилегающие к стопорному элементу, выполненному в виде конического фиксатора (28) для раскрытия и установленного с возможностью перемещения вдоль направляющей (31) на опорной пластине (17).

6. Устройство по п.1, или 2, или 4, или 5, отличающееся тем, что в окружном направлении установлено большое количество зажимных элементов (15, 16).

7. Устройство по п.1, или 2, или 4, или 5, отличающееся тем, что натяжная лента состоит из двух параллельных натяжных лент (1,2).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что натяжные ленты (1, 2) в открытом положении составляют замкнутую деталь с натяжными элементами (15, 16).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5