соединительно-разъединительный механизм

Формула изобретения

Соединительно-разъединительный механизм, содержащий шток с рабочей поверхностью и опорным буртом, закрепленный на одном объекте, запорное кольцо с рабочей поверхностью, закрепленное на втором объекте, пружину, установленную на штоке и взаимодействующую с опорным буртом штока, втулку с радиальными отверстиями и установленные в них запорные шарики, взаимодействующие с запорным кольцом и со штоком, отличающийся тем, что втулка с запорными шариками установлена на штоке с возможностью осевого перемещения запорных шариков за рабочую поверхность штока и с возможностью поджатия запорных шариков пружиной к рабочим поверхностям запорного кольца и штока в соединенном положении объектов, а рабочие поверхности запорного кольца и штока выполнены коническими и удовлетворяют следующим соотношениям:

D_kmin>D_ш +2d;

D_kmax>D_рпшmax+2d;

D _kmin<D_рпшmin+2d,

где D_kmin - минимальный диаметр рабочей поверхности запорного кольца, мм;

D_kmax - максимальный диаметр рабочей поверхности запорного кольца, мм;

D_pпшmin - минимальный диаметр рабочей поверхности штока, мм;

D_pпшmax - максимальный диаметр рабочей поверхности штока, мм;

D_ш - диаметр штока, мм;

d - диаметр запорного шарика, мм.

Описание изобретения к патенту

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

Известен соединительно-разъединительный механизм (патент РФ №2135848), которым закрепляют первый элемент внутри второго элемента так, что первый элемент не может перемещаться вдоль оси. Соединительный элемент, соединяющий две соосно установленные детали, соединен с приводом, размещенным в совмещенных кольцевых канавках, выполненных на граничных поверхностях соединяемых деталей.

Недостатком этого устройства являются большие радиальные размеры, необходимость точного положения фиксирующих элементов в осевом направлении, а также точного соосного положения объектов относительно друг друга.

Наиболее близким техническим решением является шариковый замок для автоматической стыковки объектов (авторское свидетельство СССР №685851, МКИ F 16 B 21/18), содержащий шток с рабочей частью и опорным буртом, закрепленный на одном объекте, и запорное кольцо с рабочей частью, закрепленное на втором объекте. На штоке установлена пружина, взаимодействующая с опорным буртом штока. В запорном кольце установлена втулка с радиальными отверстиями с установленными в них запорными шариками. Шарики взаимодействуют с запорным кольцом и со штоком в соединенном положении объектов. Конец штока, соединенный с одним из объектов, выполнен в виде сферического шарнира, а взаимодействующая с шариками втулки рабочая часть штока - в виде сферической головки.

Устройство не обеспечивает жесткого беззазорного соединения, а также требует точного расположения фиксирующих элементов относительно друг друга в осевом направлении.

Задачей изобретения является обеспечение жесткого соединения объектов при неточном расположении фиксирующих элементов объектов в осевом направлении относительно друг друга.

Технический результат, получаемый при использовании данного технического решения, заключается в обеспечении устройством жесткого соединения объектов за счет беззазорного соединения фиксирующих элементов объектов при неточном расположении фиксирующих элементов объектов в осевом направлении относительно друг друга.

Указанный технический результат достигается тем, что в соединительно-разъединительном механизме, содержащем шток с рабочей поверхностью и опорным буртом, закрепленный на одном объекте, запорное кольцо с рабочей поверхностью, закрепленное на втором объекте, пружину, установленную на штоке и взаимодействующую с опорным буртом штока, втулку с радиальными отверстиями и установленные в них запорные шарики, взаимодействующие с запорным кольцом и со штоком, втулка с запорными шариками установлена на штоке с возможностью осевого перемещения запорных шариков за рабочую поверхность штока и с возможностью поджатия запорных шариков пружиной к рабочим поверхностям запорного кольца и штока в соединенном положении объектов, а рабочие поверхности запорного кольца и штока выполнены коническими и удовлетворяют следующим соотношениям:

где D_кmin - минимальный диаметр рабочей поверхности запорного кольца, мм;

D_кmax - максимальный диаметр рабочей поверхности запорного кольца, мм;

D_рпшmin - минимальный диаметр рабочей поверхности штока, мм;

D _рпшmax - максимальный диаметр рабочей поверхности штока, мм;

D_ш - диаметр штока, мм;

d - диаметр запорного шарика, мм.

Размещение втулки с запорными шариками на штоке с возможностью осевого перемещения шариков за рабочую поверхность штока позволяет свободно вводить первый объект во второй и выводить последний из него. Возможность ввода и вывода обеспечивается следующим соотношением размеров запорного кольца, запорных шариков и штока вне рабочей поверхности:

Соотношение размеров запорного кольца, запорных шариков и рабочей поверхности штока, равное

обеспечивает перемещение запорных шариков с нерабочей поверхности штока на рабочую.

Запорные шарики, поджатые пружиной к рабочей поверхности запорного кольца и рабочей поверхности штока, а также соотношение размеров рабочей поверхности запорного кольца, рабочей поверхности штока и запорных шариков, равное

обеспечивают жесткое соединение объектов.

Соединение объектов обеспечивается рабочей поверхностью штока в диапазоне от D_рпшmin до D_рпшmax, а также рабочей поверхностью запорного кольца в диапазоне от D_кmin до D_кmax. Контакт запорных шариков с рабочими поверхностями запорного кольца и штока осуществляется в указанных диапазонах и обеспечивает жесткое беззазорное соединение объектов, то есть устройство не требует точного расположения фиксирующих элементов (рабочих поверхностей запорного кольца и штока) относительно друг друга в осевом направлении.

Таким образом, устройство обеспечивает жесткое соединение объектов при неточном расположении фиксирующих элементов: рабочих поверхностей запорного кольца и штока.

На фиг.1 приведен чертеж соединительно-разъединительного механизма в соединенном положении объектов.

На фиг.2 приведен чертеж соединительно-разъединительного механизма в процессе соединения или разъединения объектов.

Соединительно-разъединительный механизм содержит шток 1 с рабочей конической поверхностью 2, закрепленный на первом объекте 3 (см. фиг.1). Запорное кольцо 4 с рабочей конической поверхностью 5 закреплено на втором объекте 6. На штоке 1 установлена втулка 7 с радиальными отверстиями, в которых установлены запорные шарики 8 с возможностью осевого перемещения их за рабочую поверхность 2 штока 1. Втулка 7 с запорными шариками 8 установлена с возможностью поджатия пружиной 9 к поверхности запорного кольца 4 в соединенном положении объектов. Пружина 9 взаимодействует с опорным буртом 10 штока 1.

В исходном положении первый объект 3 и второй объект 6 разъединены. Для соединения объектов первый объект 3 вводится во второй объект 6. Для чего втулка 7 с запорными шариками 8 ручным или механическим способом перемещается в осевом направлении до выхода запорных шариков за рабочую поверхность 2 штока 1 (см. фиг.2), при этом пружина 9 сжимается. Первый объект 3 со штоком 1 вводится через отверстие втулки 4 до упора в дно второго объекта 6. Возможность ввода обеспечивается следующим соотношением размеров запорного кольца 4, запорных шариков 8 и штока 1 вне рабочей поверхности:

При этом максимальный диаметр рабочей поверхности 2 штока 1 располагается ниже минимального диаметра рабочей поверхности 5 запорного кольца 4. После чего втулка 7 с запорными шариками 8 отпускается и под действием пружины 9 перемещается до контакта запорных шариков с рабочей поверхностью 2 штока 1 и рабочей поверхностью 5 запорного кольца 4, при этом объекты жестко соединяются так, что первый объект 3 не может перемещаться вдоль оси.

Перемещение запорных шариков 8 с нерабочей поверхности штока на рабочую обеспечивается следующим соотношением размеров рабочей поверхности 5 запорного кольца 4, запорных шариков 8 и рабочей поверхности 2 штока 1:

Запорные шарики 8 поджимаются пружиной 9 к рабочей поверхности 5 (в диапазоне от D_кmin до D_кmax) запорного кольца 4 и к рабочей поверхности 2 (в диапазоне от D_рпшmin до D_рпшmax) штока 1, что обеспечивается следующим соотношением размеров рабочей поверхности 5 запорного кольца 4, рабочей поверхности 2 штока 1 и запорных шариков 8:

Таким образом, нет необходимости в точном расположении фиксирующих элементов (рабочих поверхностей запорного кольца 4 и штока 1) относительно друг друга в осевом направлении для осуществления жесткого беззазорного соединения объектов.

Контакт запорных шариков с рабочими поверхностями запорного кольца и штока осуществляется в указанных диапазонах и обеспечивает жесткое беззазорное соединение объектов при неточном расположении фиксирующих элементов (рабочих поверхностей запорного кольца и штока) относительно друг друга в осевом направлении.

Разъединяются объекты в обратном порядке. Втулка 7 с запорными шариками 8 перемещается, сжимая пружину 9, до перемещения запорных шариков 8 за пределы рабочей поверхности 2 штока 1, затем первый объект 3 выводится из второго объекта 6 через отверстие в запорном кольце 4.

Таким образом, расположение втулки с запорными шариками на штоке, форма рабочих поверхностей запорного кольца и штока, а также соотношение их размеров, обеспечивают жесткое беззазорное соединение одного объекта в другом при неточном расположении фиксирующих элементов.