СИСТЕМА СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ИЛИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
MACHINE PARTS OR STRUCTURES ELEMENTS CONNECTION SYSTEM

Изобретение относится преимущественно к машиностроению, а именно к устройствам для соединения или предотвращения относительного смещения деталей машин или элементов конструкций, и может быть использовано для соединения деталей машин или элементов конструкций, в том числе строительных, между собой или с фундаментом, а также для монтажа промышленного и иного оборудования на фундаментах.
В машиностроении и строительстве широко применяются системы соединения деталей и элементов конструкций между собой или с фундаментом посредством жестких соединительных узлов. Такие системы являются статическими неопределимыми, что при неизбежных отклонениях от точности соединяемых элементов или соединительных узлов вызывает появление в системе и в соединяемых ею элементах механических напряжений и деформаций, усиливающих напряженное состояние от рабочей нагрузки.
Известны применяемые в строительстве системы с соединительными узлами в виде цилиндрических шарниров, установленных между строительной конструкцией и фундаментом (Файбишенко В.К. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1984. стр.181, рис.157). У такой системы степень статической неопределимости ниже, чем у систем с жесткими соединительными узлами, но неопределимость имеет место, и такие шарниры вызывают дополнительные механические напряжения и деформации в строительной конструкции при неравномерной осадке или деформации фундамента.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является система соединения крыла самолета с его фюзеляжем (центропланом) посредством трех соединительных узлов (Решетов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы: Справочник. - М.: Машиностроение, 1979, стр.60, рис.2.5.д)). В ней один из соединительных узлов выполнен в виде сферического шарнира, второй соединительный узел содержит один цилиндрический шарнир, один сферический шарнир и промежуточное звено, установленное между этими двумя шарнирами, а третий соединительный узел выполнен в виде узкого цилиндрического шарнира с осевым зазором (в виде кольцевой пары). В такой системе статическая определимость (отсутствие избыточных связей) обеспечивается высокой точностью взаимного положения соединительных узлов. При неизбежных отклонениях от точности этого положения появляется статическая неопределимость, вызывающая дополнительные механические напряжения и деформации в системе.
Задача изобретения - обеспечение полной статической определимости системы соединения деталей машин или элементов конструкций между собой, при которой даже значительные отклонения от точности взаимного положения соединительных узлов не вызывают дополнительных механических напряжений и деформаций в системе.
Задача решается тем, что в системе, состоящей из трех соединительных узлов, один из которых выполнен в виде сферического шарнира, а второй содержит один цилиндрический шарнир, один сферический шарнир и промежуточное звено, установленное между этими двумя шарнирами, третий соединительный узел содержит два сферических шарнира и установленное между ними промежуточное звено.
Возможное конструктивное решение системы схематично показано на рисунке. Система состоит из соединяемых деталей машин или элементов конструкций 1 и 2 и установленных между ними трех соединительных узлов 3, 4 и 5. Соединительный узел 3 выполнен в виде сферического шарнира 6. Соединительный узел 4 содержит цилиндрический шарнир 7, сферический шарнир 8 и промежуточное звено 9, установленное между этими двумя шарнирами. Соединительный узел 5 содержит два сферических шарнира 10 и 11 и установленное между ними промежуточное звено 12.
Благодаря шарнирам соединительных узлов система полностью статически определима и даже значительные отклонения от точности взаимного положения соединительных узлов не вызывают механических напряжений и деформаций, усиливающих напряженное состояние системы и соединяемых ею элементов от рабочей нагрузки. При сборке системы ее шарниры и промежуточные звенья принимают ориентацию, компенсирующую эти отклонения от точности. Если в процессе эксплуатации системы исходное взаимное положение соединительных узлов изменяется, например, в случае ее применения для соединения строительных конструкций с фундаментом происходит неравномерная осадка фундамента, шарниры и промежуточные звенья меняют свою ориентацию. При этом статическая определимость системы сохраняется и обеспечивается необходимая жесткость соединения.
Схематичное изображение системы условно. В реальных конструкциях ее шарниры могут иметь различные конструктивные исполнения. Например, сферические шарниры могут быть выполнены как в виде шаровых головок, так и в виде стандартных шарнирных подшипников. В соединительном узле 4 цилиндрический шарнир 7 может быть установлен в верхней части узла, а сферический шарнир 8 в нижней его части. Такие отличия не меняют сути изобретения, состоящей в том, что в системе, состоящей из трех соединительных узлов, один из которых выполнен в виде сферического шарнира, а второй содержит один цилиндрический шарнир, один сферический шарнир и промежуточное звено, установленное между этими двумя шарнирами, третий соединительный узел содержит два сферических шарнира и промежуточное звено, установленное между этими двумя шарнирами.