Устройство блокировки

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к предохранительным устройствам порогового действия, и предназначена для блокировки оси исполнительного вала прибора при воздействии внешнего удара.
Известен прецизионный блокиратор комбинированного действия, содержащий корпус с цанговым зажимом и установочную втулку с упругим элементом. Внутри корпуса размещено основание. Установочная втулка торцевой поверхностью зафиксирована на основании и закрывает корпус с цанговым зажимом. Основание торцом закреплено в корпусе с цанговым зажимом и установлено на вал. Корпус с цанговым зажимом закреплен на корпусе устройства, относительно которого осуществляется фиксация вала. В корпусе с противоположной от цангового зажима стороны выполнено по меньшей мере три подшипникового узла. В основании выполнено по меньшей мере три парных канала, в каждой паре которых размещен пьезоактюатор и редукторный электропривод. Вал редукторного электропривода соединен с самотормозящей передачей «винт-гайка», соединенной посредством резьбового соединения с упругим элементом установочной втулки и соединенной с подшипниковым узлом. Патент Российской Федерации на изобретение №2674956, МПК F16D 49/18, F16D 49/20, 13.12.2018.
Устройство относится к механизмам блокировки валов в области машиностроения и требует наличия сложных узлов, в т.ч. электропривода.
В ряде задач требуется обеспечить гарантированную блокировку исполнительного вала прибора при аварийных внешних воздействиях, в частности, при аварийном ударе. Чувствительным элементом такого устройства должен быть инерционный элемент, который воспринимает нагрузку, вызванную внешним воздействием.
Одним из блокираторов инерционного принципа действия является устройство блокировки храпового механизма ремня безопасности автомобиля (см. «Ремень безопасности. Устройство, принцип работы, виды ремней безопасности» [Электронный ресурс] - Доступ: gogermetik.com/remen-bezopasnosti-ustrojstvo-vidy-prednaznachenie.html#i-25).
Внутри устройства блокировки расположен чувствительный элемент, отвечающий непосредственно за блокирование, который выполнен в виде шарика. При аварийном воздействии шарик, перемещаясь через систему рычажков, цепляется за корпус шестеренки катушек. Если ремень быстро движется, диск-маховик более сильно давит на винтовую поверхность, таким образом, блокируя шарик.
Т.е. при аварийном воздействии храповой механизм блокируется за счет смещения шарика и фиксации катушки. При этом устройство не имеет конструктивных элементов фиксации блокирующего элемента после аварийного воздействия, имеет сложную конструкцию и ограниченную область применения.
Известно устройство блокировки, содержащее исполнительный вал, закрепленный в корпусном элементе, инерционную массу, пружину, фиксирующую инерционную массу, и штифт с каждой из сторон, противоположных воздействию внешнего удара, к которому прижата инерционная масса. Пружина выполнена плоской, обжимной, с загнутыми концами, исполнительный вал выполнен с лысками, а инерционная масса выполнена в виде рамки с замкнутым отверстием, в котором, на противоположных сторонах, выполнено два паза, - по одному пазу в каждом из направлений воздействия внешнего удара, с возможностью ввода в него исполнительного вала в зоне лысок. На наружных сторонах инерционной массы выполнены углубления для ввода в них концов пружины. Патент Российской Федерации на полезную модель № 208161, МПК B60R 25/01, 06.12.2021. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Конфигурация описанного устройства предполагает возможность блокировки исполнительного вала только при определенной его ориентации относительно пазов инерционной массы. Инерционная масса имеет форму рамки и предполагает использование для этого сложной детали, а также сложных направляющих, определяющих траекторию ее перемещений внутри корпусного элемента. Необходимость в дополнительных крепежных и фиксирующих элементах приводит к повышению трудоемкости изготовления данного устройства в целом.
Задачей полезной модели является создание порогового устройства блокировки, использующего инерционную силу и обеспечивающего гарантированную фиксацию исполнительного вала прибора при аварийной нагрузке в виде внешнего удара, с возможностью его блокировки в различных угловых положениях, и не требующего сложной технологии изготовления.
Техническим результатом является снижение трудоемкости изготовления устройства блокировки.
Технический результат достигается тем, что устройство блокировки содержит исполнительный вал, закрепленный в корпусном элементе, инерционную массу и пружину, фиксирующую инерционную массу. Исполнительный вал выполнен в виде втулки с накаткой, закрепленной на оси вращения. Инерционная масса выполнена с аналогичной накаткой, расположенной в зоне расположения накатки исполнительного вала. Пружина закреплена в проточке корпусного элемента и выполнена в виде проволочного разрезного кольца, представляющего собой разжимную пружину, посредством которой инерционная масса установлена соосно исполнительному валу, не препятствуя поворотам исполнительного вала вокруг своей оси. На наружных сторонах инерционной массы выполнены углубления для ее удержания на проволочном разрезном кольце в исходном состоянии и фиксации инерционной массы в сработанном состоянии.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично представлено устройство блокировки в исходном (I) и сработанном (II) состоянии, где:
1 - исполнительный вал;
2 - корпусной элемент конструкции прибора;
3 - инерционная масса;
4 - накатка;
5 - проволочное разрезное кольцо (разжимная пружина).
Устройство блокировки представляет собой конструкцию, содержащую исполнительный вал 1 (показан на чертеже в продольном сечении), который выполнен в виде втулки, закрепленной на оси вращения, с накаткой 4, закрепленный в корпусном элементе прибора 2, и инерционную массу 3 (нижняя часть конструкции инерционной массы и ее закреплений на чертеже не показаны) с аналогичной накаткой 4, расположенной в зоне расположения накатки исполнительного вала 1. Инерционная масса 3 установлена посредством проволочного разрезного кольца 5 соосно исполнительному валу 1. В исходном состоянии (I) инерционная масса не препятствует, в случае необходимости, поворотам исполнительного вала 1 вокруг своей оси. На наружных сторонах инерционной массы (боковая поверхность) 3 выполнены соответствующие углубления для ее удержания на проволочном разрезном кольце 5 в исходном (I) и ее фиксации в сработанном (II) состояниях. Проволочное разрезное кольцо 5 закреплено в проточке корпусного элемента 2 и представляет собой разжимную пружину.
Конструктив проволочного разрезного кольца 5, его геометрические и физические параметры подбирают исходя из конструктивных особенностей прибора в целом и порога срабатывания устройства блокировки, при заданных в каждом конкретном случае значениях внешнего аварийного воздействия (направленный удар М на чертеже).
Устройство блокировки работает следующим образом.
При аварийном внешнем воздействии на конструкцию прибора (направленный удар М на чертеже), инерционная масса 3 смещается в направлении исполнительного вала 1, и, посредством накатки 4 входит в зацепление с исполнительным валом 1, блокируя его, и тем самым предотвращая возможный поворот исполнительного вала вокруг его оси. Фиксация инерционной массы в сработанном состоянии устройства блокировки обеспечивается за счет проволочного разрезного кольца 5, препятствующего за счет упругости выходу из зацепления инерционной массы 3 и исполнительного вала 1.
За счет использования накатки 4 блокировка исполнительного вала 1 возможна в широком угловом диапазоне его ориентации.
Отсутствие сложных механических узлов для перемещения подвижных элементов устройства блокировки позволяет существенно упростить конструкцию, сократив количество деталей, повышая тем самым надежность устройства и снижая трудоемкость его изготовления.
Конструктивная реализация устройства блокировки не требует сложных технологических операций, а возможность быстрого, при необходимости, приведения устройства блокировки в исходное состояние, соосность конструктивных элементов, определяющих функциональность устройства, а также возможность его использования в малогабаритных приборах расширяет область применения.