СИЛОВОЕ ХОМУТНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, и может применяться при производстве космических аппаратов. Предназначена для фиксации и передачи крутящего момента к исполнительным элементам конструкции. Данная конструкция применяется в конструкциях с высокой точностью позиционирования, где необходимо исключить сбой настройки конструкции при высоких воздействующих нагрузках или при ударных воздействиях.
Из существующего уровня техники известен «Узел зубчатого хомута, хомут и соответствующее трубное соединение» (патент RU №2450198, С2, F16L 21/06, 02.09.2008). Зубчатый хомут состоит из двух С-образных половин стянутых винтами. В каждой из 2-х С-образных половин есть зубчатые вставки, которые имеют возможность зацепления с поверхностью обжимаемой трубы, что улучшает сцепление хомута и трубы.
Недостатком данной конструкции является то, что хомут удерживает трубу только в осевом направлении.
Известно «Устройство зажима насосно-компрессорных труб для муфтодоверточных станков» (патент RU №147604, U1, B23Q 3/06, 29.01.2014). Устройство зажима включает в себя самоустанавливающиеся плашки, которые зажимают трубу. В конструкции плашек предусмотрена зубчатая поверхность, которая контактирует с зажимаемой трубой, фиксируя ее от перемещения.
Устройство имеет ряд недостатков:
- зацепление с поверхностью обжимаемой трубы повреждает (неконтролируемо) поверхность трубы (выдавливание впадин зубцами);
- передача нагрузок происходит только по острию зубцов.
Также известны приведенные ниже устройства:
- «Устройство регулировки руля для велосипеда» (патент US №2005/0109152, А1, B62K 21/16, 25.11.2003);
«Вынос руля велосипеда» (патент WO №2014/123502, A1, B62К 21/16 14.08.2014).
Конструкция данных устройств имеет вынос (корпус), который крепится к вертикальной трубе передней вилки велосипеда, и прижим (зажимной блок), который с помощью винтов зажимает трубку руля велосипеда.
Недостатками такой конструкции является то, что фиксируемый прижимом элемент удерживается от проворачивания фрикционно (за счет сил трения), так как соприкасающиеся поверхности сопрягаемых деталей гладкие. Сила трения прямо пропорциональна усилию затяжки винтов. Такое соединение ненадежно при ударных нагрузках, вибрациях, высоких нагрузках. Названный недостаток часто проявляется, например, при прохождении горных трасс на велосипеде или падениях на нем. При ударе руль выворачивается и теряет настройку.
В качестве прототипа выбрана полезная модель «Съемный держатель для Т-образной ручки батута» (патент RU № 188436, U1, A63B, 5/16,  12.04.2019). Данная полезная модель включает в конструкцию корпус и прижим. Корпус с одной стороны имеет резьбовые отверстия, посредством которых фиксируется целевая (исполнительная) конструкция - ручка батута. С обратной стороны корпуса выполнена выемка в виде сегмента окружности, в которую вкладывается труба каркаса батута, а по периметру расположены резьбовые отверстия, посредством которых корпус фиксируется к каркасу батута. Прижим в свою очередь также имеет выемку в виде сегмента окружности, в которую вкладывается труба каркаса батута и гладкие отверстия по периметру для винтов. Для фиксации конструкции на каркасе батута корпус и прижим устанавливаются противоположно друг другу и стягиваются винтами. Недостатками данной конструкции, также является передача нагрузок фрикционно, т.к. поверхности выемок корпуса и прижима гладкие. Также на каркасе батута при стягивании корпуса и прижима или их проворота могут образовываться задиры, царапины, что портит внешний вид батута и механические свойства ее элементов.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение заключается в расширении технических средств в данной области, а также повышении механических характеристик подобного типа соединения.
Данная задача достигается за счет того, что силовое хомутное соединение содержит корпус, прижим, затяжные элементы. Силовое хомутное соединение выполнено с возможностью разъемной фиксации закрепляемого элемента. Между закрепляемым элементом и прижимом с корпусом установлена вставка из пластичного материала, причем вставка может быть выполнена из двух и более элементов. На корпусе, прижиме и закрепляемом элементе нанесено рифление по поверхностям, сопряженным со вставкой из пластичного материала, при этом на корпусе и прижиме хомута рифление выполнено в виде пирамид.
Полезная модель поясняется чертежами:
Фиг.1 - Хомут (корпус и прижим);
Фиг.2 - Разрез Д-Д, показанный на фиг.1;
Фиг.3 - Силовое хомутное соединение;
Фиг.4 - Рифление на закрепляемом элементе;
Фиг.5 - Разрез А-А, показанный на фиг.3;
Фиг.6 - Деформация вставки из пластичного материала;
Фиг.7 - Применение силового хомутного соединения в промышленности.
Силовое хомутное соединение содержит хомут, состоящий из корпуса 1 и прижима 2, затяжные элементы 3.Силовое хомутное соединение выполнено с возможностью расфиксации закрепляемого элемента 4. Между закрепляемым элементом 4 и прижимом 2 с корпусом 1 устанавливается вставка 5 из пластичного материала (например, алюминий, медь). Вставка 5 может быть выполнена из двух и более частей. На корпусе 1, прижиме 2 и закрепляемом элементе 4 нанесено рифление на поверхностях, сопряженных со вставкой 5 из пластичного материала. Когда корпус 1 с прижимом 2 стягивается затяжными элементами 3, вставка 5 деформируется, при этом часть материала вжимается в пространство впадин рифления закрепляемого элемента 4 и корпуса 1 с прижимом 2, образуя зацепление по боковой поверхности выступов рифления на размерах В и Г (жесткое соединение). Так как рифление нанесено на всех контактируемых поверхностях корпуса 1, прижима 2 и закрепляемого элемента 4, зацепление происходит по всей поверхности соединения. Рифление на корпусе 1 и прижиме 2 выполнено в виде четырехгранных пирамид. Корпус 1 и прижим 2 могут быть выполнены различной конструкции и иметь разнообразный интерфейс для установки деталей конструкции (фланец, труба, гайка и т.д.) и установочные размеры. При стягивании корпуса 1 и прижима 2 затяжными элементами 3 исключается повреждение закрепляемого элемента и хомута, т.к. все деформации остаются на более пластичном материале вставки 5.
Силовое хомутное соединение работает следующим образом. Пусть закрепляемый элемент 4 вращается с некоторым крутящим моментом М. Данный крутящий момент передается на вставку 5 через зацепление на размере Г, а затем на корпус 1 и прижим 2  через зацепление на размере В. Таким образом хомут также совершает вращательные движения вокруг закрепляемого элемента 4.  Затяжные элементы 3 стягивают элементы силового хомутного соединения, предотвращая образование зазоров между контактирующими частями в процессе работы.
Данная полезная модель реализуется в позиционировании высокоточного оборудования на штанге 6 космического аппарата (см. фиг. 7). Данное соединение позволяет исключить сбой настроек аппаратуры на этапах выведения космического аппарата, отделения от ракеты-носителя и передачу большого крутящего момента при нештатной эксплуатации. При этом конструкция силового хомутного соединения позволяет просто настраивать положение штанги 6 и не требует высокой квалификации персонала.