РАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для установки длинномерных стержней различного назначения, например, для установки монопода - одного из элементов стационарного оборудования фото- или видеосъемки.
Известны соединения с использованием конических или клиновых поверхностей деталей, к ним относится патент RU 2293891 - соединительное устройство для трубчатых элементов, содержащее вставку с разжимной частью в виде усеченной пирамиды, устанавливаемую в во внутреннюю полость трубчатого элемента. Усеченная пирамида имеет прямоугольную, многоугольную или круглую форму в поперечном сечении, ответную внутренней полости трубчатого элемента. Для соединения вставки и трубчатого элемента устройство дополнительно содержит элементы крепежа (и крепежные отверстия).
Другими аналогами заявляемого технического решения являются патенты RU 2039887, RU 2107199, в соответствии с описанием соединение длинномерных элементов включает соединение типа «выступ-впадина», в котором элементы выполнены коническими, при этом угол конусности выступа и выемки не более 30°. Для возможности соединения значительных по длине стержневых элементов устройство содержит дополнительный стержень, пропущенный через элементы, соединенные по типу «выступ-впадина».
Сложность конструкции отрицательно влияет на удобство эксплуатации; наличие элементов крепежа и дополнительного соединяющего стержня свидетельствует о металлоемкости конструкции. Кроме того, для обеспечения работоспособности конструкции предусматривается выполнение конических элементов с высокой степенью точности, оцениваемое как сложность технологического процесса изготовления изделий.
Ближайшим аналогом к заявляемому изобретению выбрана заявка US 2003089833 «Опора для длинномерного стрежня». Данное устройство содержит опорный корпус, представляющий собой трубчатый элемент с глухим концом. Во внутренней полости трубчатого элемента установлен длинномерный стержень с заостренным концом в форме конуса, контактирующей с ответной поверхностью глухого конца трубчатого элемента. Верхняя часть трубчатого элемента выполнена расширяющейся, переходящей в форму конуса и являющейся верхним посадочным местом, предназначенным для монтажа минимум одной уплотняющей вкладка конической формы. Уплотняющая вкладка
выполнена со сквозной прорезью, позволяющей надевать этот элемент на стержень. В зависимости от диаметра стержня для обеспечения плотной посадки в верхнем посадочном месте используется несколько вкладок.
Устройство по заявке US 2003089833 предназначено для поддержания в вертикальном положении различных предметов - вешалок-стоек для одежды, зонтов, флагов и т.д.
Коническая поверхность глухого конца трубчатого элемента служит для центрирования стержня в опорном корпусе и практически не удерживает в нем стержень;
монтаж минимум одной прокладки обеспечивает закрепление стержня. Для устойчивого положения длинномерного стержня подобное закрепление при недостаточном количестве прокладок может быть недостаточно надежным. С другой стороны, при плотной посадке извлечение стержня из опорного корпуса происходит с приложением значительного усилия, преодолевающего силы трения покоя. Возможно, что преодолевающее усилие вызовет действие, расшатывающее зафиксированный стержень, таким образом, при многократном извлечении стержня происходит износ уплотнительной вкладки, деформация посадочного места и самого стержня.
Кроме того, для установки стержня в рабочее положение возникает необходимость надевать на него, по меньшей мере, одну вкладку (и снимать ее - после извлечения стержня). Это сказывается на удобстве пользования устройством и на прочности соединения.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в обеспечении быстрого и удобного соединения-разъединения длинномерного стержня с опорным корпусом за счет оптимизации прилагаемого рабочего усилия, а также в повышении надежности соединения.
Задача решается тем, что разъемное соединение длинномерного стержня и опорный корпус, содержащее коническую втулку, установленную через отверстие на длинномерном стержне с возможностью скольжения вдоль него; длинномерный стержень выполнен с наконечником, выступающим за поперечные размеры стержня таким образом, что при вертикальном положении стержня вне опорного корпуса коническая втулка взаимодействует с наконечником, при этом боковая поверхность наконечника выполнена в виде поверхности тела вращения, опорный корпус выполнен с двумя посадочными местами: верхним, предназначенным для монтажа конической втулки, и нижним - для монтажа наконечника.
В заявляемом изобретении коническая втулка выполнена с буртиком, предназначенным для упора в верхний край опорного корпуса.
В заявляемой полезной модели боковая поверхность наконечника выполнена в виде усеченного конуса с малым углом конусности.
В заявляемой полезной модели высота втулки приблизительно равна высоте наконечника.
В заявляемой полезной модели верхнее и нижнее посадочные места выполнены таким образом, что втулка и наконечник установлены в опорном корпусе на расстоянии, превышающем, по меньшей мере, в два раза высоту одного из установленных элементов.
В заявляемой полезной модели нижнее посадочное место выполнено таким образом, что под наконечником, установленным в опорном корпусе, образуется свободное пространство.
Для устойчивого положения стержня в опорном корпусе конструкция разъемного соединения содержит два посадочных места, расположенных одно над другим и предназначенных для монтажа конической втулки и наконечника, с помощью которых длинномерный стержень удерживается в двух местах: соответственно на конце и на некотором расстоянии от его конца.
(В настоящем тексте для удобства терминологии «монтаж» подразумевает установку втулки и наконечника в посадочное место.)
Наличие на длинномерном стрежне наконечника, имеющего боковую поверхность в виде тела вращения, обеспечивает надежное закрепление конца стержня в нижнем посадочном месте.
Выполнение боковой поверхности наконечника в виде конуса с малым с углом конусности соответствует оптимальному варианту выполнения изобретения, т.к. известно, что малый угол конусности относится к углам самоторможения, обеспечивающим за счет сил трения надежное закрепление в посадочном месте. Это же утверждение относится и к особенностям посадки конической втулки. Для удобства монтажа-демонтажа втулка выполнена с буртиком. В случае подклинивания буртик пригоден также для извлечения втулки рукой.
Размеры ответных поверхностей опорного корпуса, втулки и наконечника выбраны исходя из условия обеспечения устойчивого положения длинномерного стержня. Оптимальный вариант конструкции разъемного соединения характеризует, во-первых, примерно одинаковая высота наконечника и втулки, обеспечивающая равномерное распределение нагрузки на наконечник и на втулку; во-вторых, расположение наконечника и втулки на расстоянии, превышающем высоту втулки (наконечника) примерно в 2 раза. От выполнения второго условия зависит величина рабочего усилия при извлечении стрежня. Указанное расстояние способствует
накоплению стрежнем энергии, необходимой для выбивания втулки наконечником без приложения значительного усилия. Кроме того, монтаж втулки и наконечника на определенном расстоянии определяет устойчивое положение стержня.
Однако возможен вариант, когда в опорном корпусе втулка и наконечник расположены на небольшом расстоянии, т.е. с зазором. Такой вариант разъемного соединения предусматривает воздействие с усилием для извлечения стержня в два раза превышающим соответствующее рабочее усилие при оптимальном варианте конструкции.
Наличие двух посадочных мест в опорном корпусе определяет дополнительный технический результат, заключающийся в снижении требований к точности выполнения ответных конических поверхностей: наконечника и нижнего посадочного места, конической втулки и верхнего посадочного места.
Свободное пространство под наконечником, установленным в нижнем посадочном месте, необходимо для того, чтобы случайно попавшие частицы (пыль, волокна, песчинки) оседали на дно гнезда и не препятствовали плотной посадке наконечника.
Дальнейшее пояснение сущности заявляемого технического решения приводится со ссылкой на чертеж (обозначен фиг.)
На фигуре изображен продольный разрез конструкции разъемного соединения длинномерного стержня и опорного корпуса.
В качестве длинномерного стержня может быть выбран монопод, содержащий четыре телескопически соединенных стержня-колена круглого сечения (на чертеже не показано). Нижний стержень 1 оснащен наконечником 2, выступающим за пределы поперечного размера стержня 1. Боковая поверхность наконечника 2 выполнена в виде усеченного конуса с углом конусности 5-6°. На стержень 1 надета втулка 3 с буртиком 4, свободно скользящая вдоль стержня 1. Угол конусности боковой поверхности втулки также 3-5°.
Монопод соединяют с цилиндрическим опорным корпусом 5, выполненным с двумя посадочными местами 6, 7 (верхним и нижним), которые предназначены для монтажа втулки 3 и наконечника 2 соответственно.
Больший диаметр втулки 30 мм, больший диаметр наконечника 25 мм, высота втулки 20 мм, высота наконечника 24 мм, расстояние между нижней торцевой поверхностью втулки и верхней торцевой поверхностью наконечника составляет 90 мм.
Разъемное соединение осуществляют следующим образом.
В исходном положении, когда стержень 1 расположен вертикально и находится вне корпуса 5, втулка 3 опускается на наконечник 2, взаимодействуя таким образом с ним.
При установке стержня 1 в корпус 5 монтаж втулки 3 в посадочном месте происходит самопроизвольно, - втулка 3 останавливается в посадочном месте 6, при этом стержень 1 с наконечником 2 свободно проходит через коническое отверстие верхнего посадочного места 6, и с приложением соответствующего рабочего усилия происходит монтаж наконечника в нижнем посадочном месте 7 с обеспечением плотной посадки.
В зависимости от точности выполнения сопрягаемых поверхностей втулки 3 и посадочного места 6 буртик 4 может упираться в край корпуса 5, препятствуя излишне плотной посадке или, наоборот, между буртиком 4 и краем корпуса 5 образуется зазор. (При необходимости, в случае плотной посадки буртик предназначен для удобства извлечения втулки.)
Таким образом, рабочее усилие для фиксирования стержня определяется необходимостью монтажа лишь наконечника.
При извлечении стержня 1 из опорного корпуса 5 под действием тягового усилия происходит демонтаж наконечника 2 из нижнего посадочного места 7. При этом, достигнув втулки 3, наконечник взаимодействует с нижней поверхностью втулки 3 и выталкивает ее из верхнего посадочного места 6.
Что касается рабочего усилия для извлечения стержня, то с его помощью поочередно происходит сначала демонтаж наконечника 2, затем втулки 3.
Таким образом, сочетание двух однотипных элементов: втулки и наконечника, выполненных с возможностью взаимодействия, требует меньшие рабочие усилия для соединения-разъединения длинномерного стержня с опорным корпусом при обеспечении устойчивости положения данного стержня.