ШЛИЦЕВЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ УСИЛИЙ
SPLINED FORCE LIMITER

Изобретение относится к области строительства и машиностроения, в частности, к статически неопределимым металлическим стержневым системам. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности системы.
Шлицевой ограничитель усилий включает два упругих элемента, гайки и два стержня (болта), попарно соединенных шлицевым соединением.
Поверхности контакта упругих элементов выполнены зубчатыми, синусоидальной, трапецевидной, треугольной с различными углами наклона сторон формы, а стержни имеют разнонаправленную шлицевую нарезку. Регулирование усилия срабатывания ограничителя производится винтами с пружинами обжимающими стенки упругих элементов с зубьями.
Известен компенсатор трубопровода, который состоит из концевых и промежуточных секторных элементов и служит для компенсации температурных продольных и угловых изменений трубопровода, гашения гидравлических ударов (патент) РФ 2439419С2, 16L51/02 от 10.01.2012. №1). Недостаток устройства состоит в том, что оно не позволяет регулировать усилия в элементе. Компенсация происходит непосредственно при возникновении усилий и может довести объект до разрушения.
Наиболее близким решением к изобретению является ограничитель усилий тросового растянутого элемента КИ 2730148 С1 Е04В 1/36(2020.2) от 19.08.2020 бол. №23. Недостатком прототипа являются ограниченные области применения - только для тросовых элементов.
Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности, в частности, стержневых временных сооружений со статически неопределимой расчётной схемой. В такой схеме, как правило, небольшое количество стержней перегружено, а значительная часть недогружена, поэтому установленный ограничитель усилия в загруженные элементы срабатывает и система перераспределяет дополнительные нагрузки на соседние недогруженные элементы.
Указанная цель достигается тем, что ограничитель усилий включает упругие элементы и два стержня, со шлицами с разнонаправленной нарезкой, а поверхности контакта упругих элементов выполнены различными зубчатыми элементами и с разными углами наклона. Регулирование усилия срабатывания при тарировке производится винтами с пружинами, сжимающими стенки упругих элементов в зонах зубьев.
На фигуре 1 показан общий вид ограничителя под стержнями 1 и 2 с разнонаправленными шлицами и упругими элементами 3 и 4, имеющими аналогичные своим стержням шлицевые нарезки, а по периметру контактные поверхности с зубьями.
На фигуре 2 показана контактная поверхность упругих элементов 3 и 4 с регулировочной пружиной 6 и фиксирующим болтом 5.
На фигуре 3 приведены профили контактной поверхности с синусоидальной (фиг. 3а), треугольной неравнобокой (фиг. 3б) и трапецевидной (фиг. 3в) формами.
Ограничитель усилий работает следующим образом.
При действии в ограничителе усилия сжатия стержни 1 и 2 движутся навстречу друг другу и за счет шлицевого соединения упругие элементы 3 и 4 деформируются в осевом направлении и поворачиваются друг навстречу другу до расчетного и настроенного тарировкой осевого усилия. При превышении осевого расчетного усилия упругие элементы 3 и 4 совершают перемещение навстречу друг другу на шаг «t» (фиг. 3), при этом за счет этого перемещения разгружаются стержни 1 и 2. Тарировка диапазона усилий ограничителя производится пружинами сжатия 6 с фиксацией винтами 5. При предельном усилии растяжения упругие элементы 3 и 4 совершают взаимные перемещения уже в другую сторону. Величину взаимного перемещения стержней 1 и 2 можно регулировать (фиг. 3) шагом «t» волны (зуба), а величину перегрузки - высотой зуба «h» в фиг. 3. Кроме того, можно реализовать и разные скорости срабатывания сжатия и растяжения за счет углов наклона профилей зуба с разных его сторон (фиг. 2 и 3б, α1 и α2)
Данное изобретение позволяет повысить надежность, как отдельного элемента, так и всей системы при локальных перегрузках.