Фиксатор механического звена

Полезная модель относится к средствам для предотвращения перемещений звеньев, Для срабатывания фиксатора только при заранее заданной величине силы смещения относительные деформации выступа удерживающего звена находятся в пределах области текучести материала удерживающего звена. При достижении текучести материала механическое напряжение удерживающего звена, например в виде винта с выступом, в области выступа имеет строго определенное значение. Полезная модель обеспечивает простое задание максимального значения силы, обеспечивающее автоматическое срабатывание фиксатора. Фиг.1

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к средствам для предотвращения перемещений звеньев.

Уровень техники

В известных фиксаторах автоматическое освобождение удерживаемого звена (ползуна) может произойти при преодолении силой воздействия на удерживаемое звено воздействия, вызванного силой пружины фиксатора. Например, фиксатор, раскрытый в SU 1190099, фиксирует удерживаемое звено посредством скользящего в стойке подпружиненного стержня, на который постоянно воздействует пружина для передачи силы упругости на удерживаемое звено. Однако закругленная форма стержня предназначена для подъема стержня посредством наклонной поверхности удерживаемой детали и обеспечивает возможность упора в выемку на удерживаемой детали. Когда сила воздействия на удерживаемую деталь превысит силу взаимодействия между закругленным концом стержня и выемкой, зависящей от силы упругости пружины и глубины выемки, то деталь получит возможность смещения.

Использование упругих элементов препятствовало применению фиксаторов в тех случаях, когда устройства должны быть компактными, выдерживать значительные силы воздействия и освобождать удерживаемое звено при определенной силе воздействия на него. Причем, в дальнейшем, удерживаемое звено не должно подвергаться действию значительной силы со стороны фиксатора, т.е. не должно иметь приемных выемок/отверстий для удерживающего звена, чтобы обеспечить возможность малых сдвигов удерживаемого звена.

Раскрытие полезной модели

Ненадежность автоматического срабатывания известных фиксаторов с упругими элементами решена исключением отдельного упругого элемента из устройства фиксатора и созданием нового принципа работы фиксаторов на основе физических свойств элементов фиксатора, а именно свойств трения и текучести материалов. Следует отметить, что свойство текучести материала само по себе катастрофично, в связи с чем нагрузки элементов выше области текучести не допускались в известных решениях.

Поставленная задача решена посредством создания фиксатора, содержащего соединенное со стойкой удерживающее звено, которое имеет возможность воздействия на удерживаемое звено. Удерживающее звено имеет неподвижное неупругое соединение со стойкой. Площадь контакта удерживающего звена с удерживаемым звеном меньше, чем площадь сечения части удерживающего звена, соединенной со стойкой. Площадь контакта расположена на выступе удерживающего звена. Относительные деформации выступа удерживающего звена находятся в пределах области текучести материала удерживающего звена.

Автоматическое освобождение удерживаемого звена обеспечивается при изгибе выступа или его части. Заданное значение силы смещения удерживаемого звена включает в себя значение дополнительной силы F_доп., необходимой для данного изгиба. Выступ может быть выполнен таким, что после изгиба он практически не имеет возможность оказывать воздействие на удерживаемое звено. Удерживающее звено может иметь резьбовую часть для завинчивания в неподвижное звено, а выбор величины механического напряжения в удерживающем звене в месте его контакта с удерживаемым звеном может определяться степенью его завинчивания. В фиксаторе может быть обеспечено дополнительное предотвращение смещения удерживающего звена относительно стойки посредством предотвращения отвинчивания удерживающего звена. При этом возможность определения степени завинчивания удерживающего звена после контакта с удерживаемым звеном может быть обеспечена либо определением силы завинчивания, либо определением угла поворота удерживающего звена. В некоторых случаях уместно изготовить фиксатор так, что выбор величины механического напряжения в удерживающем звене в месте его контакта с удерживаемым звеном обеспечивается посредством предварительного нажима посредством груза заданного веса или силовым воздействием определенной величины на удерживающее звено с последующим соединением удерживающего звена к стойке. При этом крепление удерживающего звена к стойке может быть обеспечено посредством сварки или пайки или склейки. Фиксатор может быть использован для фиксации/автоматического освобождения толкателя средства измерения деформаций и в этом случае удерживающее звено является толкателем средства измерения деформаций.

При установке фиксатора обеспечивается относительная деформация удерживающего звена в его выступающей части в пределах области текучести материала. В силу значительности ширины интервала (₁, ₂) попадание в указанную область деформаций на практике не вызывает затруднений (фиг.2). Это обеспечивает технический результат в виде простого задания максимального значения силы, обеспечивающего освобождение (автоматическое срабатывание) фиксатора.

Краткое описание чертежей.

Фиг.1 - схема предлагаемого устройства.

Фиг.2 - диаграмма нагружения металлов.

Осуществление полезной модели.

Стойка фиксатора (т.е. основание - звено механизма принятое за неподвижное) может содержать верхнюю (I) и нижнюю (II) части конструкции, в которой расположены звенья фиксатора. Части (I) и (II) связаны механически жестко, например, винтовым (болтовым) соединением или выполнены заодно (монолитно). Этот корпус, (например, корпус датчика деформации) служит звеном фиксатора, обеспечивающим возможность упора для удерживающего звена без использования промежуточного упругого элемента.

Предпочтительным вариантом выполнения удерживающего звена является винт с выступом на конце, удерживающий ползун в виде стержня (полоски, трубки и т.д.), который прижимается к основанию корпуса с определенной силой N, благодаря которой между ползуном и основанием возникает сила трения покоя с максимальным значением:

F_{тр.макс.}=k·N,

где k - коэффициент трения покоя для материалов ползуна и основания.

Изобретение направлено на обеспечение заданного максимального значения силы трения, путем создания заданного значения силы нормального давления благодаря использованию свойства текучести материала винта с выступом (фиг.1). Для этого винт В ввинчивается в верхнюю часть (I) устройства до тех пор, пока относительные деформации прижимающего винта в выступающей части не окажутся в пределах области текучести материала. Типичная диаграмма нагружения металлов () приведена на фиг.2. В силу значительности ширины интервала (₁, ₂) попадание в указанную область деформаций на практике не вызывает затруднений.

При достижении текучести материала механическое напряжение винта (отношение силового воздействия на единицу площади) в области выступа имеет строго определенное значение _T (в пределах области текучести) и, следовательно, сила реакции основания будет определена как:

N=_T·s,

где s - площадь сечения винта в месте контакта с ползуном.

Поэтому максимальное значение силы трения покоя составляет:

F_{тр.макс.} =k·_T·s.

Тогда, при величине силы , действующей на ползун:

- ползун находится в покое,

а при - начнется скольжение ползуна относительно основания.

В условиях скольжения учет дополнительной силы F _доп., необходимой для изгибающейся части выступа винта приведет лишь к незначительной коррекции результатов, поскольку F_доп.<<F_{тр.макс}. Значение прижимающей силы N после изгиба выступа значительно уменьшается, и, тем самым, ползун практически перестает испытывать действие силы трения со стороны основания, т.е. происходит автоматическое освобождение ползуна.

В рассмотрении, приведенном выше, предполагается, что:

N<N_кр (предпочтительно N не намного меньше N_кр, а его значение находится вблизи N_кp),

где N_кp - критическое значение Эйлеровой неустойчивости выступа винта к поперечному изгибу при его продольной деформации. Выполнение этого условия достигается путем обеспечения соответствующих размеров участка сужения винта, например расчетом или подбором формы и/или размеров выступа. После изгиба выступа его воздействие на ползун уже не восстанавливается из-за неупругой деформации выступа.

Следует отметить, что удерживающее звено фиксатора может быть составным, например, выступ удерживающего звена может быть установлен в выемку резьбовой части, которая в этом случае будет толкателем для элемента, контактирующего с удерживаемой частью в виде ползуна. Вместо предпочтительного завинчивания могут быть использованы также общие способы создания напряжения в удерживающем звене, например, нажим посредством груза заданного веса или силовое воздействие на удерживающее звено и последующее закрепление удерживающего звена. Это закрепление может быть обеспечено посредством известных способов скрепления (сварки, пайки, склейки и т.д.) удерживающего звена и корпуса, в котором находится фиксатор. Такое неразъемное скрепление может быть целесообразным для обеспечения герметизации корпуса датчика, служащего неподвижным упорным звеном для фиксатора.

1. Фиксатор, содержащий соединенное со стойкой удерживающее звено, которое имеет возможность воздействия на удерживаемое звено, отличающийся тем, что удерживающее звено имеет неподвижное неупругое соединение со стойкой, площадь контакта удерживающего звена с удерживаемым звеном меньше, чем площадь сечения части удерживающего звена, соединенной со стойкой, площадь контакта расположена на выступе удерживающего звена, относительные деформации выступа удерживающего звена находятся в пределах области текучести материала удерживающего звена.

2. Фиксатор по п.1, отличающийся тем, что удерживающее звено имеет резьбовую часть для завинчивания в стойку.

3. Фиксатор по п.2, отличающийся тем, что в нем обеспечено дополнительное предотвращение смещения удерживающего звена относительно стойки посредством предотвращения отвинчивания удерживающего звена.

4. Фиксатор по п.1, отличающийся тем, что крепление удерживающего звена к стойке может быть обеспечено посредством сварки, или пайки, или склейки.

5. Фиксатор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что удерживающее звено фиксатора выполнено составным, при этом выступ удерживающего звена установлен в выемку части удерживающего звена, соединенной со стойкой.