УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЯ РАСЧЛЕНЕНИЯ СОЕДИНИТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к оборудованию для измерения механических напряжений и может быть использована для измерения усилия расчленения электрических соединителей (разъемов).
Цель полезной модели - упрощение конструкции и повышение достоверности результатов измерений.
Уровень техники
Известна установка для проверки усилия расчленения соединителей, содержащая основание со стойками и монтажной плитой, соединительную вилку, клещевой зажим для испытываемого образца и, прикрепленные к нему при помощи держателя, основной и дополнительный грузы (ГОСТ Р 51325.1-99 «Соединители электрические бытового и аналогичного назначения. Часть 1. Общие требования и методы испытаний», раздел 16, п.16.2, рис.12)[1].
Соединительную вилку закрепляют на монтажной плите установки, так чтобы оси штырей вилки были вертикальны, а их свободные концы направлены вниз. Испытываемый образец - розетку вводят на полную длину в вилку и извлекают 10 раз. Затем вновь вводят и прикрепляют к ней при помощи зажима держатель основного и дополнительного груза. Дополнительный груз оказывает усилие, равное 0,1 максимального извлекающего усилия, указанного в ГОСТе. Основной груз подвешивают к испытываемому образцу - розетке без рывков, а дополнительный - сбрасывают с высоты 5 см на основной груз. Розетку считают выдержавшей испытания, если она осталась в соединительной вилке.
Недостатками известной установки являются недостоверность результатов измерений из-за невозможности при помощи клещевого зажима штатно закрепить вилку и розетку соединителей типа РП10 - 42Л по Техническим условиям ГЕО.364.004 ТУ, а также неудобство работы из-за пользования грузов.
За прототип, как наиболее близкий к заявляемой установке, выбран стенд для испытания многослойных панелей по Патенту РФ №77436 U1, МПК G01N 3/08, 2008 г., опубл. 20.10.2008 [2].
Стенд - прототип содержит основание с приводом, в виде электродвигателя с двумя выходными валами, две колонны, жестко закрепленных на основании, два червячно-винтовых домкрата, соединенных муфтами, подвижную траверсу с закрепленными на ней винтами, неподвижную траверсу, жестко закрепленную на колоннах, датчики силы, конечные выключатели и блок управления.
Стенд-прототип работает следующим образом.
Крутящий момент от валов электродвигателя через муфты передается валам червяков и связанным с ними червячным колесам и затем винтам с элементами крепления домкрата. Винты с элементами крепления жестко закреплены на подвижной траверсе и поэтому вращательное движение червячных колес преобразуется в поступательное движение винтов. На неподвижной траверсе закреплен датчик силы с выходной осью. Верхняя зона, между неподвижной и подвижной траверсами используется как зона растяжения для измерения нагрузки растяжения. Для испытаний на сжатие, изгиб и сдвиг используется нижняя зона, между подвижной траверсой и основанием. Работа со стендом осуществляется при помощи блока управления.
Недостатками стенда-прототипа являются:
- необоснованная сложность конструкции для реализации обозначенной задачи (см. следующий раздел), обусловленная наличием электрического привода (электродвигатель с двумя выходными валами) и передаточных элементов;
- недостоверность результатов измерений из-за отсутствия шарнирной развязки между подвижной и неподвижной траверсами (обоймами) из-за возможности перекоса вилки и розетки в пределах допусков на изготовление элементов установки (возникновение повышенного трения между контактами соединителя);
Цель полезной модели - упрощение конструкции и повышение достоверности результатов измерений.
Указанная цель достигается тем, что в установке для измерения усилия расчленения соединителей, содержащей основание со стойкой, привод, динамометр, подвижную и неподвижную обоймы, привод выполнен в виде реечной передачи с зубчатой рейкой и шестерней на валу с рукояткой, установленных в направляющих стойки, динамометр закреплен на конце упомянутой рейки, подвижная обойма шарнирно установлена на динамометре, например при помощи оси и шарнирного подшипника, неподвижная обойма жестко закреплена на основании, а установка разъемных частей соединителей осуществляется при помощи сменных кассет с фиксацией их в обоймах при помощи, например установочных винтов или подпружиненных шариков.
Технический результат при осуществлении полезной модели заключается в упрощении конструкции путем применения ручной реечной передачи и повышении достоверности результатов измерений введением шарнирной развязки между подвижной и неподвижной обоймами (траверсами), что исключает влияние погрешностей при изготовлении установки на трение в контактных парах соединителей.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель заключается в следующем.
В различной радиоэлектронной аппаратуре для подключения отдельных модулей в общую схему применяются электрические соединители типа РП10-42Л по Техническим условиям ГЕО.364.004 ТУ, которые состоят из вилки и розетки с 42 контактами, при сочленении штыревые контакты вилки должны войти в соответствующие втулочные контакты розетки.
В процессе эксплуатации, при ремонте аппаратуры, по требованиям взаимозаменяемости модулей и ТУ, усилие расчленения соединителей должно быть не более 215,6 Н (22 кгс).
Производство соединителей на заводе - изготовителе массовое и по ТУ производится только контроль отдельных втулочных контактов вилок выборочных соединителей при помощи контрольного калибра (калиброванный штырь с рукояткой), полное усилие расчленения соединителей только указывается, но конкретный метод и установка для его осуществления не приводятся. Поэтому при 100% входном контроле соединителей возникает необходимость в измерении полного усилия расчленения при помощи специальной установки.
Для реализации заявленной цели известная из уровня техники установка необоснованно сложна по конструкции и кроме того, при проведении испытаний возможен некоторый перекос вилки и розетки в пределах допуска на изготовление элементов установки, и как следствие возникновение повышенного трения между контактами соединителя, что отрицательно сказывается на достоверности измерения усилия расчленения.
Оптимальным вариантом решения обозначенной задачи является применение ручного привода, например реечной передачи с зубчатой рейкой и шестерней с рукояткой, а также введение шарнирной развязки подвижной и неподвижной обойм (траверс) для компенсации погрешностей при изготовлении установки.
Кроме того, для уменьшения времени подготовительных операций перед испытаниями (закрепление вилок и розеток соединителей в обоймах) целесообразно применить комплект сменных кассет с предварительным закреплением в них вилок и розеток и последующей установкой в обоймах с фиксацией, например установочными винтами или подпружиненными шариками.
Цель полезной модели - упрощение конструкции и повышение достоверности результатов измерений.
Указанная цель достигается тем, что в установке для измерения усилия расчленения соединителей, содержащей основание со стойкой, привод, динамометр, подвижную и неподвижную обоймы, привод выполнен в виде реечной передачи с зубчатой рейкой и шестерней на валу с рукояткой, установленных в направляющих стойки, динамометр закреплен на конце упомянутой рейки, подвижная обойма шарнирно установлена на динамометре, например при помощи оси и шарнирного подшипника, неподвижная обойма жестко закреплена на основании, а установка разъемных частей соединителей осуществляется при помощи сменных кассет с фиксацией их в обоймах при помощи, например установочных винтов или подпружиненных шариков.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображена установка для измерения усилия расчленения соединителей; общий вид, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - сменная кассета с установленной частью соединителя, штрих-пунктирными линиями показаны разъемные части соединителя.
Установка содержит основание 1 со стойкой 2, привод в виде реечной передачи с зубчатой рейкой 3 и зубчатой шестерней 4 на валу 5 с рукояткой 6, установленные в направляющих 7 стойки 2, динамометр 8, закрепленный на конце рейки 3, подвижную обойму 9, шарнирно установленную на динамометре 8 при помощи оси 10 и шарнирного подшипника 11, неподвижную обойму 12, закрепленную на основании 1 и сменные кассеты 13, установленные, сориентированные и застопоренные в обоймах 9 и 12 при помощи фиксаторов 14.
Работа с установкой осуществляется следующим образом.
Перед работой с установкой динамометр 8 закрепляют на конце рейки 3, подвижную (верхнюю) обойму 9 шарнирно устанавливают на тензометре динамометра 8 при помощи оси 10 и подшипника 11, а неподвижную (нижнюю) обойму 12 жестко закрепляют на основании 1. Разъемные части соединителя - вилку и розетку (на чертеже не обозначены) устанавливают в соответствующие кассеты 13 и штатно закрепляют, последние устанавливают и стопорят в обоймах 9 и 12 фиксаторами 14, при этом выступы (на чертеже не обозначены) кассет 13 входят в пазы (на чертеже не обозначены) обойм 9 и 12.
Тензометр [лат. tendere натягивать, напрягать + метр] - прибор для измерения деформаций, вызываемых механическими напряжениями в твердых телах.
При помощи привода производят полное сочленение вилки и розетки соединителя, для чего поворачивают рукоятку 6 с шестерней 4 на валу 5 в направляющих 7 стойки 2, при этом крутящий момент шестерни 4 передается рейке 3 и преобразуется в поступательное движение в направляющих 7, которое через тензометр динамометра 8 передается подвижной обойме 9, кассете 13 и разъемной части соединителя.
Обнуляют индикатор динамометра 8 и производят расчленение вилки и розетки соединителя, для чего поворачивают рукоятку 6 в обратную сторону, при этом происходит взаимодействие элементов конструкции, описанное выше, и крутящий момент на шестерне 4 преобразуется в возвратное движение рейки 3, тензометра динамометра 8, подвижной обоймы 9, кассеты 13 и разъемной части соединителя. После полного расчленения соединителя результат измерения отображается на индикаторе динамометра 8.
Для испытания другого соединителя разблокируют, извлекают кассеты 13 из обойм 9 и 12, устанавливают и стопорят в них другие сменные кассеты 13 с, ранее установленными и штатно закрепленными, вилкой и розеткой другого соединителя, затем повторяют манипуляции описанные выше.
Осуществление полезной модели
Разработана, изготовлена и испытана установка для измерения усилия расчленения соединителей.
Установка содержит основание 1 со стойкой 2, привод в виде реечной передачи с зубчатой рейкой 3 и зубчатой шестерней 4 на валу 5 с рукояткой 6, установленные в направляющих 7 стойки 2, динамометр 8, закрепленный на конце рейки 3, подвижную обойму 9, шарнирно установленную на динамометре 8 при помощи оси 10 и шарнирного подшипника 11, неподвижную обойму 12, закрепленную на основании 1 и сменные кассеты 13, установленные, сориентированные и застопоренные в обоймах 9 и 12 при помощи фиксаторов 14.
Основание 1 представляет собой плиту 200×200×30 мм из стали 45 по ГОСТ 1050-88 с Т-образными пазами для крепления неподвижной обоймы 12 при помощи двух специальных болтов длиной 40 мм с резьбой М6, гаек М6.5.016 по ГОСТ 5927-70, шайб 6.01.016 по ГОСТ 11371-68, пружинных шайб 6.65Г по ГОСТ 6402-70 и двух штифтов 3Г×20 по ГОСТ 3128-70.
Стойка 2 представляет собой Г-образный кронштейн из стали 45 по ГОСТ 1050-88 высотой 300 мм, длиной горизонтальной полки 200 мм с поперечным сечением 50×50 мм и закрепляется на основании 1 при помощи ручной дуговой сварки по ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры». На свободном конце горизонтальной полки имеется полость для установки элементов привода - реечной передачи и отверстия для запрессовки направляющих 7.
Реечная передача, в свою очередь, состоит из:
- зубчатой рейки 3 из углеродистой инструментальной стали У10А по ГОСТ 1435-74 высотой 200 мм, диаметром 25 мм, с резьбовым фиксатором (на чертеже не обозначен) с одного конца, внутренним отверстием диаметром 8 мм и глубиной 12 мм - с другого, с параметрами зубчатого венца - модуль 3,0, высота зуба 6,75 мм, шаг 6 мм и число зубьев - 30;
- зубчатой шестерни 4 из бронзового прутка БрАЖ9-4 по ГОСТ 1628-72 диаметром 36 мм, толщиной со ступицей 25 мм и параметрами - модуль 3,0, число зубьев - 19, установленной на валу 5 при помощи шпонки 6×6×20 мм по ГОСТ8788-68 (на чертеже не обозначена) с возможностью вращения и взаимодействия с зубьями рейки 3;
- вала 5 из стали У10А по ГОСТ 1435-74 диаметром 22 мм и длиной 90 мм;
- рукоятки 6 из стали 45 по ГОСТ 1050-88 диаметром 12 мм, длиной 250 мм с ручкой диаметром 20 мм и длиной 100 мм на свободном конце, рукоятка 6 закрепляется на правом, выступающим за габарит стойки 2, конце вала при помощи болта М6×20.36.016 по ГОСТ 7798-70.
Рейка 3 и вал 5 устанавливаются в направляющих 7 из бронзового прутка БрАЖ9-4 по ГОСТ 1628-72 диаметром 36 мм и внутренними отверстиями диаметрами соответственно 25 мм и 22 мм с допусками, обеспечивающими скользящую посадку.
Динамометр 8 представляет собой покупное изделие ДОР-3-0,5 И (2) динамометр растяжения электронный 3 разряда, серии ДОР-3-И, производства компании «ВесМастер», Россия, Санкт-Петербург, шоссе Революции, д.69, офис 407, описанный на сайте http://www.vesmasmaster.ru/catalogue.
Динамометр ДОР-3-0,5 И (2) рассчитан на усилие 0,5…50 кг и состоит из, не обозначенных на чертеже, S-образного тензометрического датчика (тензометра) YZ 018, 5…50 кг с торцевыми крепежными отверстиями M12 и весового индикатора ВИ-4 с семиразрядным светодиодным дисплеем и интерфейсом RS-232 для подключения принтера и компьютера, соединенного с тензометром кабелем.
Динамометр ДОР-3-0,5 И (2) работает от сети 220 В, 50 Гц и имеет режим фиксации пикового значения измерения усилия.
Подвижная и неподвижная обоймы 9 и 12 представляют собой П-образные кронштейны из стали У10А по ГОСТ 1435-74 длиной 150 мм, высотой и шириной 40 мм с толщиной вертикальных полок 15 мм, на внутренней поверхности вертикальных полок имеются пазы 4×5 мм, обработанные с параметром шероховатости Ra 1,6 мкм, а на наружных поверхностях упомянутых полок выполнены отверстия М6 для установки фиксаторов 14.
В центре горизонтальной полки подвижной (верхней) обоймы 9 выполнено отверстие диаметром 28 мм с допуском по Н7 для запрессовки наружного кольца шарнирного подшипника 11 по посадке Н7/n6 и четыре отверстия М3 для установки защитных крышек (на чертеже не обозначены) упомянутого подшипника 11.
На горизонтальной полке неподвижной (нижней) обоймы 12 выполнены два отверстия диаметром 8 мм для жесткого крепления на основании 1.
Ось 10 представляет собой ступенчатый вал из стали У10А по ГОСТ 1435-74 длиной 26 мм с резьбовым участков М12 длиной 10 мм для крепления в тензометре динамометра 8, цилиндрическим участком диаметром 15 мм с допуском по n6 для запрессовки во внутреннее кольцо шарнирного подшипника 11 по посадке Н7/n6 и головку диаметром 17,5 мм и шлицем для вращения оси вместе с внутренним кольцом подшипника 11 при креплении в тензометре динамометра 8.
Подшипник шарнирный 11 представляет собой покупное изделие Ш15 по ГОСТ 3636-78 «Подшипники шарнирные. Технические условия» и состоит из внутреннего кольца с отверстием 15 мм и высотой 12 мм и наружного кольца диаметром 28 мм и высотой 8 мм, кольца подшипника Ш 15 изготовлены из подшипниковой стали ШХ15 или ШХ15СГ по ГОСТ 801-78 и термообработаны с твердостью HRC 59…65.
Сменные кассеты 13 представляют собой П-образные кронштейны из стали У10А по ГОСТ 1435-74 длиной 130 мм, высотой 24 мм и шириной 40 мм с толщиной вертикальных полок 10 мм, на наружных поверхностях упомянутых полок имеются выступы 4×5 мм, обработанные с параметром шероховатости Ra 16 мкм и выполнены конусные углубления диаметром 4 мм и глубиной 2 мм для вхождения фиксаторов 14. На горизонтальной полке выполнены отверстия для штатного крепления вилок и розеток соединителя.
Фиксаторы 14 представляют собой ось - винты из стали У10А по ГОСТ 1435-74 длиной 42 мм с конической, заходной частью диаметром 4 мм и длиной 2 мм, резьбовым участком М6 длиной 28 мм и рифленой головкой диаметром 15 мм и длиной 12 мм.
В вариантах исполнения в качестве фиксаторов могут применяться подпружиненные шарики.
Стальные элементы конструкции имеют защитное гальваническое покрытие Ц15.хр.
Подвижные элементы реечной передачи смазаны солидолом синтетическим по ГОСТ 4366-76.
Работа с установкой для измерения усилия расчленения соединителей описана в разделе «Краткое описание чертежей».