червячный хомут

Формула изобретения

1. Червячный хомут, содержащий корпус, имеющий цилиндрический участок, в котором установлен резьбовой стержень винта с упорным профилем витков резьбы в нормальном сечении, и опорный участок, выполненный плоским в поперечном и выгнутым в продольном направлениях, в котором размещены концы свернутой в кольцо гибкой металлической ленты, один из которых зафиксирован в корпусе, а на другом выполнена гофрированная зубчатая дорожка с упорным профилем зубцов, находящаяся в зацеплении с резьбовым стержнем винта, отличающийся тем, что расчетный шаг витков резьбы резьбового стержня винта в 1,03-1,08 раза превышает расчетный шаг зубцов гофрированной зубчатой дорожки при высоте зубцов (глубине впадин витков), равной 0,4-0,5 шага зубцов, а углы наклона профиля в нормальном сечении витка резьбы резьбового стержня винта и профиля зубца гофрированной зубчатой дорожки равны 10^o3^o рабочей стороны при затягивании металлической ленты в корпус и 35^o5^o рабочей стороны при выводе металлической ленты из корпуса.

2. Червячный хомут по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из штампованной заготовки с замком на боковой стороне опорного участка, длина которого равна (3,04,0)S₂, где S₂ - расчетный шаг зубцов зубчатой дорожки металлической ленты.

3. Червячный хомут по п.2, отличающийся тем, что диаметр вершин витков резьбы резьбового стержня винта и его длина выбираются из условий D= (2,53,5)S₁, L=(3,54,5)S₁, где D - диаметр вершин витков резьбы резьбового стержня, L - длина резьбового стержня, S₁ - расчетный шаг витков резьбы резьбового стержня.

4. Червячный хомут по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что цилиндрический участок корпуса охватывает резьбовой стержень винта более чем наполовину его длины окружности, головка винта имеет буртик, диаметр которого превышает наружный диаметр цилиндрического участка корпуса, шейка винта между головкой и резьбовым стержнем винта имеет канавку, внутренний диаметр которой меньше диаметра впадин витков резьбы резьбового стержня винта и больше половины диаметра вершин витков резьбы резьбового стержня винта, а края торца корпуса со стороны головки винта загнуты и размещены в канавке шейки винта у буртика головки винта, охватывая ее по внутреннему диаметру ниже оси винта.

5. Червячный хомут по п.2 или 3, отличающийся тем, что выгнутая часть опорного участка корпуса выполнена по дуге окружности с радиусом, равным (0,81,0)D_мин, где D_мин - минимальный диаметр из диапазона зажимаемых шлангов.

6. Червячный хомут по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что узел фиксирования конца металлической ленты в корпусе содержит выштамповку-упор в опорном участке корпуса и паз с арочными боковинами в металлической ленте, при этом высота выштамповки-упора с технологической погрешностью равна толщине металлической ленты, длина паза превышает длину опорного участка корпуса не более чем на шаг зубцов зубчатой дорожки металлической ленты, ширина паза превышает ширину выштамповки-упора, а арочные боковины паза представляют собой выдавленные на толщину опорного участка корпуса сегменты с внутренним радиусом меньше радиуса окружности поверхности опорного участка на 5-10%.

7. Червячный хомут по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что металлическая лента имеет отбортовку на внешнюю сторону кольца шириной, равной 0,5-1,0 толщины ленты, и углом отклонения 20-30^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для соединения труб и шлангов, и может использоваться при монтаже гидравлических и пневматических систем.

Известны червячные хомуты, содержащие металлическую ленту в виде кольца с поперечными сквозными просечками, на одном конце которой выполнен сквозной паз и установлен кожух, в котором расположен червячный винт, взаимодействующий с перемычками ленты (см. , например, авторское свидетельство СССР 1638426, МПК 5 F 16 L 33/08, публ. 1991г., патент США 4099304, МПК 2 F 16 L 33/08, публ. 1978г.). Такие червячные хомуты отличаются высокой технологичностью и хорошо себя зарекомендовали в гидравлических и пневматических системах низкого давления. Их общий недостаток - невысокая надежность, так как элементы волнового зацепления контактируют с витками червячного винта по касательной к прямоугольной плоскости.

Патентом Российской Федерации 2075002, МПК 6 F 16 L 33/06, публ. 1997г. защищен червячный хомут, содержащий корпус с червячным винтом и металлическую ленту в виде кольца с элементами винтового зацепления, закрепленную одним концом в корпусе, а другим контактирующую с червячным винтом, и в котором элементы винтового зацепления выполнены волнообразно-профильной формы, причем каждый имеет две волнообразно-профильные поверхности, а площадь поперечного сечения определяется формулой, учитывающей диаметр червячного винта. В сравнении с описанными выше этот червячный хомут, за счет увеличения площади взаимодействия элементов винтового зацепления с витками червячного винта, может обеспечить более высокий крутящий момент затяжки, менее критичен к точности изготовления червячного хомута.

Недостаток червячного хомута, защищенного патентом 2075002, сравнительно низкая технологичность и невысокая надежность, так как при малейшем поперечном смещении червячного винта относительно исходного контура элементов зацепления ленты нарушается надежность зацепления из-за интерференции элементов зацепления, а обеспечить точность сборки крайне затруднительно. Кроме того, выполнение элементов винтового зацепления металлической ленты волнообразно-профильной формы невозможно без специального оборудования для изготовления матрицы и пуансона штампа.

Патентом Российской Федерации 2117207, МПК 6 F 16 L 33/08, публ. 1998г. защищен червячный хомут, содержащий металлическую ленту в виде кольца, на одном конце которой сформирован резьбовой профиль, а на другом установлен корпус, охватывающий ленту по ее внутренней поверхности, с расположенным внутри него червячным винтом, состоящим из непосредственного винта, взаимодействующего с резьбовым профилем ленты, опорных поясков меньшего диаметра, взаимодействующих с корпусом, и головки под ключ, в котором с целью повышения надежности, упрощения конструкции, сборки и ремонта хомута, корпус выполнен в виде сплошной по окружности трубки, при этом в корпусе оппозитно его основанию, охватывающему ленту, выполнен паз с размерами, обеспечивающими размещение в нем непосредственно винта и получение несущих поясков корпуса, взаимодействующих с опорными поясками червячного винта, а вершина корпуса имеет радиус, равный радиусу опорных поясков винта, кроме того, со стороны основания на корпусе выполнены скосы, а на ленте выполнены выштамповки-упоры, контактирующие с торцевыми поверхностями основания корпуса.

Недостаток этого червячного хомута - сравнительно низкая технологичность, так как технология изготовление корпуса включает фрезерные и токарные работы, а к толщине ленты и трубчатой заготовки предъявляются повышенные требования.

Наиболее близким к заявляемому червячному хомуту, то есть прототипом, является червячный хомут, охраняемый патентом Российской Федерации 2119116, МПК F 16 L 33/08, публ. 1998г. Этот червячный хомут содержит корпус, выполненный из бесшовной трубчатой заготовки, винт с резьбовым стержнем цилиндрической или глобоидной формы с упорной резьбой и ленту, свернутую в кольцо, с упорами для фиксации корпуса и гофрированной зубчатой дорожкой с упорным профилем зубцов. Цилиндрический участок корпуса охватывает резьбовой стержень более чем наполовину его длины окружности. Края торца корпуса загнуты, размещены в канавке, выполненной на стержне винта у борта головки, и обхватывают канавку по ее внутреннему диаметру ниже оси винта. Опорный участок корпуса имеет асимметричную плоскую в поперечном и выгнутую в продольном направлениях поверхность.

Недостаток прототипа - низкая технологичность, так как технология изготовления корпуса из бесшовной трубчатой заготовки включает операции, противопоказанные при массовом производстве - токарную и фрезерную, и невысокая надежность работы червячного хомута при малых диаметрах зажимаемых шлангов (менее 30 мм) из-за интерференции зубьев зубчатой дорожки с витками резьбового стержня.

Задача, решаемая изобретением, - повышение надежности работы червячного хомута в широком диапазоне зажимаемых шлангов за счет увеличения активной линии зацепления и предотвращения интерференции зубцов зубчатой дорожки металлической ленты и витков резьбового стержня винта, а также повышение технологичности конструкции червячного хомута.

Решение указанной задачи достигается тем, что в червячном хомуте, содержащем корпус, имеющий цилиндрический участок, в котором установлен резьбовой стержень винта с упорным профилем витков резьбы в нормальном сечении, и опорный участок, выполненный плоским в поперечном и выгнутым в продольном направлениях, в котором размещены концы свернутой в кольцо гибкой металлической ленты, один из которых зафиксирован в корпусе, а на другом выполнена гофрированная зубчатая дорожка с упорным профилем зубцов, находящаяся в зацеплении с резьбовым стержнем винта, расчетный шаг витков резьбы резьбового стержня винта в 1,03...1,08 раза больше расчетного шага зубцов гофрированной зубчатой дорожки металлической ленты при высоте зубцов (глубине впадин витков) равной 0,4...0,5 расчетному шагу зубцов, а углы наклона профиля витка резьбы резьбового стержня в нормальном сечении и профиля зубцов зубчатой дорожки металлической ленты равны 10^o3^o рабочей стороны при затягивании металлической ленты в корпус и 355 град. рабочей стороны при выводе металлической ленты из корпуса. Корпус выполнен из штампованной заготовки с замком на боковой стороне опорного участка, длина которого равна (3,0. . 4,0)S₂, где S₂ - расчетный шаг зубцов зубчатой дорожки металлической ленты. Резьбовой стержень винта имеет диаметр вершин витков резьбы, равный D= (2,5. . . 3,5)S₁, и длину, равную L=(3,5...4,5)S₁, где S₁ - расчетный шаг витков резьбы резьбового стержня винта. Цилиндрический участок корпуса охватывает стержень винта более чем наполовину длины окружности, головка винта имеет буртик, диаметр которого превышает наружный диаметр цилиндрического участка корпуса, шейка винта между головкой и резьбовым стержнем винта имеет канавку, внутренний диаметр которой меньше диаметра впадин витков и больше половины диаметра вершин витков резьбы резьбового стержня винта, а края торца корпуса со стороны головки винта загнуты, размещены в канавке на шейке винта с охватом ее по внутреннему диаметру ниже оси винта. Выгнутая часть опорного участка корпуса выполнена по дуге окружности с радиусом, равным (0,8...1,2)D_мин, где D_мин - минимальный диаметр из диапазона диаметров зажимаемых шлангов. Узел фиксирования конца металлической ленты в корпусе содержит выштамповку-упор в опорном участке корпуса и паз с арочными боковинами в металлической ленте, при этом высота выштамповки-упора равна толщине металлической ленты, длина паза превышает длину опорного участка корпуса не более чем на шаг зубцов зубчатой дорожки металлической ленты, ширина паза превышает ширину выштамповки-упора, а арочные боковины паза представляют собой выдавленные на толщину опорного участка сегменты с внутренним радиусом окружности меньше радиуса поверхности опорного участка на 5...10%. Металлическая лента имеет отбортовку на внешнюю сторону кольца шириной, равной 0,5. .1,0 толщины ленты, и углом отклонения 20...30^o.

Заявленное техническое решение соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень", так как отсутствует источник информации, в котором была бы описана заявляемая совокупность признаков или совокупность отличительных признаков.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид хомута в сборе, вид сбоку; на фиг.2 - вид со стороны головки винта; на фиг.3 - сечение по А-А; на фиг.4 изображена заготовка корпуса; на фиг.5 - корпус в сборке; на фиг.6 - сечение по Б-Б; на фиг. 7 изображена развертка металлической ленты; на фиг.8 - сечение по В-В; на фиг.9 - сечение по Г-Г; на фиг.10 - сечение по Д-Д; на фиг 11 - вид no E сечения В-В; на фиг.12 изображена конструкция винта; на фиг.13 показана схема зацепления.

На фиг.1-13 цифрами обозначены

1 - корпус;

2 - винт;

3 - металлическая лента;

4 - цилиндрический участок корпуса;

5 - резьбовой участок винта;

6 - опорный участок корпуса;

7 - конец металлической ленты, зафиксированный в корпусе;

8 - конец металлической ленты с зубчатой дорожкой;

9 - паз в металлической ленте;

10 - арочные боковины;

11 - выштамповка-упор;

12 - зубчатая дорожка;

13 - заготовка корпуса;

14 - замок;

15 - головка винта;

16 - буртик головки винта;

17 - шейка винта;

18 - канавка на шейке винта;

19 - фиксаторы винта;

20 - паз замка;

21 - торец опорного участка;

22 - отбортовка металлической ленты;

23 - канавка в буртике;

24 - активная линия зацепления.

Червячный хомут (фиг.1-3) содержит корпус 1, винт 2 и свернутую в кольцо металлическую ленту 3. Корпус 1 имеет цилиндрический участок 4, в котором установлен резьбовой стержень 5 винта 2 с упорным профилем витков резьбы в нормальном сечении, и опорный участок 6 - плоский в поперечном и выгнутый в продольном сечении, в котором размещены концы 7 и 8 металлической ленты 3. Корпус 1 (фиг.4-6) изготовлен из вырубной заготовки 13, согнутой соответствующим образом, с замком 14 на боковине опорного участка 6, выгнутая часть которого выполнена по окружности с радиусом, равным (0,8...1,0)D_мин, где D_мин - минимальный диаметр зажимаемых шлангов. На конце 7 металлической ленты 3 (фиг. 7-11) вырублен паз 9 и выштампованы его арочные боковины, с помощью которых конец 7 фиксируется в корпусе 1 на выштамповке-упоре 11 опорного участка 6 (фиг.6).

Для надежной фиксации конца 7 металлической ленты 3 в корпусе 1 высота выштамповки-упора 11 с технологической точностью равна толщине металлической ленты 3, длина паза 9 превышает длину опорного участка 6 не более чем на расчетный шаг зубцов гофрированной зубчатой дорожки 12, выполненной на конце 8 металлической ленты 3 и находящейся в зацеплении с витками резьбы резьбового стержня 5 винта 2. Ширина паза 9 превышает ширину выштамповки-упора 11, а арочные боковины 10 представляют собой выдавленные на толщину опорного участка 6 корпуса 1 сегменты с внутренним радиусом меньше радиуса окружности поверхности опорного участка 6 на 5...10%. Внутренний диаметр цилиндрического участка 4 соответствует (равен) диаметру вершин витков резьбы резьбового стержня 5, шаг витков которого в 1,03...1,08 раза больше расчетного шага зубцов гофрированной зубчатой дорожки 12. Винт 2 имеет головку 15 с буртиком 16, диаметр которого больше наружного диаметра цилиндрического участка 4 корпуса 1. Между головкой 15 и резьбовым стержнем 5 винта 2 (фиг.12) в его шейке 17 выполнена канавка 18, внутренний диаметр которой меньше диаметра впадин витков резьбы резьбового стержня 5, но больше половины диаметра вершин витков. Края торца цилиндрического участка 4 корпуса 1 со стороны головки 15 винта 2 имеют фиксаторы 19, которые загнуты и размещены в канавке 18 шейки 17 винта 2, охватывая шейку 17 ниже оси винта 2 (фиг.3).

Замок 14 реализован путем ввода при гибке заготовки в паз 20 торца 21 (фиг. 4). Витки резьбы резьбового стержня 5 винта 2 и зубцы гофрированной зубчатой дорожки 12 имеют упорный профиль в нормальном сечении с углами наклона 10^o3^o рабочей стороны при затягивании металлической ленты 3 в корпус 1 и 35^o5^o рабочей стороны при выводе металлической ленты 3 из корпуса 1 (фиг. 8). Высота зубцов гофрированной зубчатой дорожки 12 и глубина впадин витков резьбы резьбового стержня 5 равны (0,4...0,5)S₂, где S₂ - расчетный шаг зубцов гофрированной зубчатой дорожки 12.

Диаметр и длина резьбового стержня 5 выбираются из условий: D=(2,5... 3,5)S₁ и L= (3,5...4,5)S₁, где D - диаметр вершин витков резьбы резьбового стержня 5; S₁ - расчетный шаг витков резьбы резьбового стержня 5; L - длина резьбового стержня.

Цилиндрический участок 4 корпуса 1 охватывает резьбовой стержень 5 винта 2 более чем наполовину его длины окружности с диаметром вершин витков резьбы. Длина опорного участка 6 корпуса 1 равна (3...4)S₂, где S₂ - расчетный шаг зубцов гофрированной зубчатой дорожки 12. Для предотвращения повреждения зажимаемого шланга при затягивании металлическая лента 3 имеет отбортовку 22 (фиг.9) шириной в 0,5...1,0 толщины ленты, загнутую к внешней стороне кольца под углом 20...30^o.

Для повышения надежности фиксации винта 2 в корпусе 1 в буртике 16 головки 15 может быть выполнена канавка 23 (фиг.12), в которой фиксируется торец цилиндрического участка 5.

Заявленный червячный хомут (фиг.1) работает следующим образом.

Червячный хомут, в цилиндрическом участке 4 которого установлен и закреплен фиксаторами 19 винт 2, а в опорном участке 6 на выштамповке-упоре 11 пазом 9 зафиксирован конец 7 металлической ленты 3, устанавливается на зажимаемый шланг. Свободным концом 8 металлической ленты 3 с гофрированной зубчатой дорожкой 12 опоясывают зажимаемый шланг и заводят конец 8 в опорный участок 6 корпуса 1, размещая его между резьбовым стержнем 5 винта 2 и концом 7. Вращением головки 15 винта 2 в направлении затяжки металлической ленты 3 зубцы гофрированной зубчатой дорожки 12 входят в зацепление с витками резьбы резьбового стержня 5, в результате чего происходит протягивание металлической ленты 3 во внутрь корпуса 1, при этом длина окружности кольца, образованного металлической лентой 3, уменьшается и происходит обжатие зажимаемого шланга.

В сравнении с прототипом заявленный червячный хомут отличается технологичностью, так как его корпус и металлическая лента изготавливаются штамповкой, а конструкция менее критична к точности изготовления деталей и сборке. Условия зацепления не меняются при поперечном смещении резьбового стержня 5 относительно исходного контура зубчатой дорожки 12, так как ее зубцы выполнены равновысокими. Разброс по толщине ленты 3 и опорного участка 6, а также осевое смещение резьбового стержня 5 компенсируются упругой деформацией арочных боковин 10.

Надежность работы червячного хомута в широком диапазоне диаметров зажимаемых шлангов повышается за счет того, что расчетный шаг витков резьбы резьбового стержня 5 в сравнении с расчетным шагом зубцов зубчатой дорожки 12 увеличен в 1,03...1,08 раза. Это позволило увеличить активную линию зацепления 24 (фиг.13) и исключить возможность интерференции зубцов при малых (менее 50 мм) диаметрах зажимаемых хомутов, чему также способствует и выбор углов наклона профиля витков резьбы в нормальной плоскости резьбового стержня 5 и профиля зубцов зубчатой дорожки 12 в пределах 10^o3^o для рабочей стороны при затягивании металлической ленты 3 в корпус 1 и 35^o5^o для рабочей стороны при выводе металлической ленты 3 из корпуса 1.

Проведенные исследования заявляемого червячного хомута подтвердили надежность его работы в диапазоне диаметров зажимаемых хомутов от 90 до 12 мм. При отношении шага витков резьбы резьбового стержня 5 к шагу зубцов зубчатой дорожки 12 менее 1,03 появляется интерференция зубцов и витков при диаметрах менее 30 мм. При отношении более 1,08 интерференция появляется при диаметрах зажимаемых шлангов более 90 мм.

Размеры резьбового стержня 5 винта 2 и цилиндрического 4 и опорного 6 участков корпуса 1 выбираются из совмещения условий обеспечения надежного зацепления, жесткости фиксации винта 2 и снижения весогабаритных характеристик. При длине опорного участка 6 менее 3-х шагов зубцов не обеспечивается надежность зацепления, при длине более 4-х шагов - излишне увеличиваются габариты и вес корпуса. При диаметре резьбового стержня 5 меньше 2,5 шагов витков резьбы низка прочность винта, при диаметре больше 3,5 шагов неоправданно увеличиваются размеры винта.