СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ БЛОК ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛИ И ШАРОВОЙ ОПОРЫ

Область техники
Полезная модель относится к машиностроению, в частности к соединительному блоку для соединения детали и шаровой опоры. Полезная модель может быть применена на транспорте, в машиностроении, космической и лабораторной технике, например, в качестве опорных платформ телескопов, оптических приборов, антенных устройств, измерительных систем и т.п.
Уровень техники
В настоящее время для решения определенных технических задач необходимо осуществлять соединение различных деталей на шаровую опору, например, для позиционирования плоской детали на шаровой опоре.
В данной заявке под термином «шаровая опора» понимается шаровая деталь, предназначенная для передачи веса и других нагрузок с агрегата (устройства) или детали на корпус (основание).
Так, из уровня техники - DE 4104581 А1 (кл. E04B 1/19; F16S 3/08, опубликовано 20.08.1992) известен соединительный блок для соединения детали (трубчатой) и шаровой опоры. В шаровой опоре выполнено глухое отверстие с резьбой для установки винта. Трубчатая деталь имеет концевую коническую часть, в которой установлен винт. Концевая коническая часть прилегает к шаровой опоре посредством муфты. Данный соединительный блок для соединения детали (трубчатой) и шаровой опоры относится преимущественно к блокам крепления пространственных ферм и позволяет выполнить данное соединение незаметным при низкой стоимости его изготовления. Однако данный блок соединения не обладает возможностью взаимоперемещения детали и шаровой опоры.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является соединительный блок, который описан в DE 10102862 А1 (кл. F16B 5/06, F16B 5/02, E04F 11/18, E04F 13/08, E06B 3/54, опубликовано 14.08.2002).
Блок соединения состоит из основания и верхней плиты, между которыми расположена пластина. Снизу основания прикреплен фланец, в котором выполнено отверстие для болта. Болт, проходящий через отверстие фланца, закреплен на сферической детали. Таким образом, пластина соединена со сферической деталью. При этом нижняя сторона основы и верхняя сторона фланца формируют соединение, позволяющее пластине вращаться/поворачиваться относительно фланца и соответственно сферической детали. Недостатками данного блока соединения являются сложность конструкции блока, т.к. поворот детали осуществляется за счет соединения нижней стороны основы и верхней стороны фланца; отсутствие возможности смещения пластины непосредственно относительно детали (шаровой опоры), а соответственно отсутствие возможности взаимоперемещения детали и шаровой опоры.
Технической проблемой является реализация соединительного блока для соединения детали и шаровой опоры с возможностью взаимоперемещения детали и шаровой опоры относительно друг друга.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является возможность взаимоперемещения детали и шаровой опоры относительно друг друга, в частности: 1) угловое смещение (поворот) шаровой опоры относительно детали и наоборот; 2) взаимоперемещение детали и шаровой опоры относительно друг друга с изменением направления оси крепежного винта относительно соединяемой детали.
Технический результат достигается за счет того, что соединительный блок для соединения детали и шаровой опоры при помощи крепежного элемента характеризуется следующими признаками:
- крепежный элемент выполнен в виде винта, содержащего головку и стержень;
- в детали выполнено сложнопрофильное сквозное отверстие переменного диаметра, предназначенное для размещения винта, при этом сквозное отверстие включает участок сопряжения детали с шаровой опорой, цилиндрический участок для размещения стержня винта и участок для размещения головки крепежного винта;
- профиль сквозного отверстия на участке сопряжения детали с шаровой опорой имеет форму усеченного конуса, расширяющегося по направлению к шаровой опоре и контактирующего с ней;
- в шаровой опоре выполнено глухое радиальное отверстие с резьбой, предназначенное для размещения стержня винта, при этом отверстия в детали и шаровой опоре размещены соосно;
- стержень крепежного винта размещен в цилиндрическом участке сквозного отверстия детали с зазором, обеспечивающим угловое смещение детали относительно шаровой опоры, и закреплен посредством резьбы в глухом отверстии шаровой опоры;
- под головкой винта установлен упругий компенсатор и коническая шайба, опирающаяся своей внутренней конической поверхностью на сферическую поверхность, образованную на участке для размещения головки крепежного винта;
- центр выпуклой сферической поверхности совпадает с центром шаровой опоры.
В качестве упругого компенсатора может быть использована тарельчатая пружина или зубчатая контровочная шайба, или шайба-гровер.
Цилиндрический участок для размещения стержня винта в поперечном сечении может быть выполнен в виде круга.
Цилиндрический участок для размещения стержня винта в поперечном сечении может быть выполнен в виде эллипса.
Сферическая поверхность, образованная на участке для размещения головки крепежного винта, может представлять собой поверхность сферической шайбы, размещенной в сквозном отверстии на данном участке.
Сферическая поверхность, образованная на участке для размещения головки крепежного винта, может представлять собой часть профиля сквозного отверстия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан вид сверху на соединяемую деталь заявляемого соединительного блока, где стрелкой обозначено возможное взаимоперемещение шаровой опоры вместе с винтом относительно детали;
на фиг. 2 показан чертеж выпуклой сферической шайбы; вид в поперечном разрезе и вид сверху;
на фиг. 3 показан чертеж конической шайбы; вид в поперечном разрезе и вид сверху;
на фиг. 4 показан чертеж части детали заявляемого соединительного блока;
на фиг. 5 показан разрез собранного соединительного блока для соединения детали и шаровой опоры, при этом выпуклая сферическая поверхность представляет собой сферическую шайбу;
на фиг. 6 показан разрез 3D-модели собранного соединительного блока для соединения детали и шаровой опоры;
фиг. 7 иллюстрирует возможность взаимоперемещения детали и шаровой опоры относительно друг друга с изменением направления оси крепежного винта относительно соединяемой детали;
на фиг. 8 показан разрез собранного соединительного блока для соединения детали и шаровой опоры, при этом выпуклая сферическая поверхность представляет собой выпуклое сферическое дно, выполненное в цилиндрической выемке.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - шаровая опора;
2 - сложнопрофильное сквозное отверстие;
3 - выпуклая сферическая шайба;
4 - коническая шайба под головку винта;
5 - крепежный винт;
6 - зазор между стержнем винта 5 и сквозным отверстием 8;
7 - цилиндрическая выемка (углубление);
8 - сквозное отверстие для крепежного винта 5;
9 - глухое резьбовой отверстие в шаровой опоре 1 для крепежного винта 5;
10 - упругий компенсатор;
11 - деталь;
12 - коническая выемка в детали 11, опирающаяся на шаровую опору 1;
13 - выпуклое сферическое дно в цилиндрической выемке 7;
1
R - радиус кривизны шаровой опоры 1;
2
R - радиус кривизны выпуклой сферической поверхности (выпуклого сферического дна 13 либо сферической шайбы 3);
О - центр шаровой опоры 1, совпадающий с центром выпуклой сферической поверхности (выпуклого сферического дна 13 либо сферической шайбы 3).
Осуществление полезной модели
Соединительный блок для соединения детали и шаровой опоры содержит: деталь 11 и соответственно шаровую опору 1, а также соединяющие их элементы: крепежный элемент, упругий компенсатор 10, коническую шайбу 4 и выпуклую сферическую поверхность 3 (13).
Крепежный элемент выполнен в виде винта 5, содержащего головку и стержень. Деталь 11 может быть выполнена в любой форме, например, плоской (пластина, плита) и т.п.
В детали 11 выполнено сложнопрофильное сквозное отверстие 2 (фиг. 4) переменного диаметра, предназначенное для размещения винта 5, при этом данное сквозное отверстие включает участок сопряжения детали с шаровой опорой (коническая выемка 12), цилиндрический участок для размещения стержня винта 5 (сквозное отверстие 8) и участок для размещения головки крепежного винта 5 (цилиндрическая выемка 7). Сквозное отверстие 8 имеет цилиндрический участок для размещения стержня винта 5; данный цилиндрический участок в поперечном сечении может быть выполнен в виде круга или эллипса. Сквозное отверстие 8 соосно выемке (углублению) 7. Между отверстием 8 и размещенным внутри него стержнем винта 5 имеется зазор 6, обеспечивающий угловое смещение (поворот) шаровой опоры 1 вместе с винтом 5 относительно детали 11 (и соответственно наоборот - угловое смещение детали 11 относительно шаровой опоры 1 вместе с винтом 5) - фиг. 5.
Поверхность конической выемки 12 имеет возможность скользить (перемещаться) по поверхности шаровой опоры 1, а коническая поверхность шайбы 4, на которую опирается головка винта 5 - по сферической поверхности шайбы 3 либо сферического дна 13. Поворот осуществляется вокруг центра (точка О) шаровой опоры 1. Угловое смещение ограничивается величиной зазора 6, диаметром цилиндрической выемки 7, диаметром шайбы 4 и диаметром сферической поверхности (3, 13).
В шаровой опоре 1 выполнено резьбовое глухое радиальное отверстие 9, предназначенное для установки стержня крепежного винта 5. Таким образом, стержень винта 5 закреплен посредством резьбы в глухом отверстии 9 шаровой опоры 1.
Сложнопрофильное сквозное отверстие 2 в детали 11 и отверстие 9 в шаровой опоре 1 размещены соосно.
Для установки шаровой опоры 1 в детали 11 выполнена коническая выемка 12, соосная сквозному отверстию 8 (и соответственно цилиндрической выемке 7). Таким образом, профиль сквозного отверстия на участке сопряжения детали 11 с шаровой опорой 1 имеет форму усеченного конуса (выемка 12), расширяющегося по направлению к шаровой опоре 1 и контактирующего с шаровой опорой.
Контакт детали 11 с шаровой опорой 1 осуществляется по вышеуказанной конической выемке 12. Такой контакт допускает перемещение детали 11 относительно опоры 1 при фиксированном положении ее центра и при постоянном контакте детали 11 с опорой 1.
Под головку винта 5 установлены упругий компенсатор 10 и коническая шайба 4, опирающаяся своей внутренней (вогнутой) конической поверхностью на сферическую поверхность 3 (13), образованную на участке для размещения головки крепежного винта 5, а внешней (плоской) поверхностью она (шайба 4) обращена к компенсатору 10. Головка винта 5, компенсатор 10, коническая шайба 4 и сферическая поверхность 3 (13) расположены в выемке 7. Стержень винта 5 проходит через компенсатор 10, коническую шайбу 4 и сферическую поверхность 3 (13), а также через отверстия 8 и 9.
Сферическая поверхность, образованная на участке для размещения головки крепежного винта 5, может представлять собой поверхность сферической шайбы 3, размещенной в сложнопрофильном сквозном отверстии 2, а конкретно на участке в выемке 7 - Фиг. 5. Либо сферическая поверхность, образованная на участке для размещения головки крепежного винта 5, может представлять собой часть профиля сквозного отверстия 2, а конкретно часть профиля выемки 7, образуя выпуклое сферическое дно 13 - Фиг. 8.
При выполнении сферической поверхности в виде сферической шайбы 3 плоская сторона шайбы 3 будет обращена внутрь выемки 7 (по направлению к шаровой опоре 1) и будет опираться на плоское дно выемки 7, а на выпуклую сферическую сторону шайбы 3 внутренней (вогнутой) стороной установлена коническая вогнутая шайба 4.
Упругий компенсатор 10 обеспечивает поджатие всего пакета соединительного блока тарированным усилием и, как следствие, обеспечивает постоянное трение между подвижными элементами описываемого блока. В качестве такого упругого компенсатора может быть использоваться тарельчатая пружина, зубчатая контровочная шайба или шайба-гровер.
2
Радиус кривизны R выпуклой сферической поверхности (выпуклого сферического дна 13 либо сферической шайбы 3) выбран так, чтобы центр выпуклой сферической поверхности (шайбы 3/сферического дна 13) совпадал с центром шаровой опоры 1 (точка О).
Деталь 11 в заявляемом соединительном блоке может поворачиваться на произвольный угол вокруг оси крепежного винта 5 относительно шаровой опоры 1 (т.е. движение как показано стрелкой на Фиг. 1). При этом смещения в плоскости самой детали 11 полностью отсутствуют.
Второе возможное взаимоперемещение детали 11 относительно шаровой опоры 1 происходит за счет одновременного сдвига конической шайбы 4 по выпуклой поверхности сферической поверхности (шайбы 3/сферического дна 13) и конической выемки 12 по поверхности шаровой опоры 1. При этом направление оси крепежного винта 5 относительно детали 11 меняется в пределах, определяемых диаметрами отверстия в сферической поверхности 3 (13) и диаметром сквозного отверстия 8 в детали 11. Иллюстрация взаимоперемещения шаровой опоры 1 совместно с винтом 5 относительно детали 11 показана на фиг. 7.
Таким образом, в заявляемом соединительном блоке для соединения детали и шаровой опоры имеется возможность взаимоперемещения детали и шаровой опоры относительно друг друга.