Шарнирное соединение

:,.г,; р,( ВТОР довательскиростроенияин ССР,07,90,Е СОЕДИ ие: для д аппарат НЕНИЕ ержателей ов. Сущнос м соедин опряженнь хностям со осевыми, с(54) ШАРНИРНО (57) Использован терапевтических бретения: в ш содержащем два сдругом по плоск ными цилиндрич физиоть изоении, е друг сквоз- оосныычага,гл паве скими 3 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР УСВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельствоМ 1708359, кл. Г 16 С 11/Об, 2 Изобретение относится к медицинскои технике и предназначено для использования в держателях рычакного типа, в частности для физиотерапевтических аппаратов, служащих для установки в рабочее положение средств воздействия при проведении физиотерапевтических процедур,Известен шарнир, используемый в электрододержателе аппарата для УВЧ-терапии УВЧ-3, образованный двумя тонкостенными пластмассовыми втулками, имеющими выступы и центральные отверстия, и сопряженными выступами пластмассовых рь,чагов (колен) деркателя, имеющими сквозные конические отверстия под втулки, соединенные крепежным элементом, Втулки размещены в конических отверстиях колен так, что выступы одной втулки входят в ответные пазы другой, и наоборот, обеспечивая неподвижное расположение втулок ми отверстиями на их концах, две шаибы с выступами со стороны сопряженных поверхностей и стяжной резьбовой элемент, установленный в отверстиях. шайб, выступы которых размещены в отверстиях концов рычагов, шайбы снабжены по меньшей мере дополнительным выступом, конец первого рычага выполнен в виде вилки с углублениями под шайбы на наружных поверхностях щек, конец второго рычага выполнен в виде проушины, размещенной между щеками, стенки сквозного отверстия проушины под соединительный элемент снабжены полостями, сообщенными с ним и ответными выступами шайб, а торцы выступов расположены с зазором по отношению друг к другу. одна относительно другои, надежность этого соединения целиком определяется постоянством в процессе эксплуатации момента трения, создаваемого в шарнире усилием затяжки крепежного элемента.Наличие технологических допусков на литьевые детали из пластглассы не позволяет получить высокую точность изготовления используемых в соединении трущихся конических поверхностей и, вследствие этого, достаточно большую площадь их контакта, В результате при установлении необходимого момента трения, распределенное усилие затяжки, приходящееся на контактирующую зону, достигает большой величины, что вызывает пластическую деформацию геометрических характеристик сопряженных деталей в процессе эксплуатации и приводит к изменению момента трения в шарнире, Поэтому требуемую наработку на отказподобного шарнира можно обеспечитьтолько проводя периадическуо подрегулиравку усилил затяжки в процессе эксплуатации,Этага недостатка лишена конструкцияшарнира, использованного в электродадержателях для фиэиотерапевтических аппаратов, принятого за прототип. Шарнирноесоединение (1-го типа) па дсчнгому техническому решению содеркит два рычага, сопряженные по плоским поверхностям своихконцов, выполненных в виде плоских петельса сквозными, осевыми, соаснцми отверстиями, две шайбы с выступами со сторонысопряженных поверхностей и фиксирующий их стяжной элемент, установленный вотверстия шайб, выступы которых раэь 1 е цены в отверстиях концов рычагов,Такая конструкция шарнирного соединения обеспечивает постоянство моментатрения .в шарнире в течение длительноговремени его эксплуатации без подрегулировок, что повышает надежность держателя. Величина момента трения, создаваемогов шарнире усилием сжатия стяжнага элемента, зависит от усилия затяжки и геометрических характеристик трущихслповерхностей, В свою очередь, срок службыдержателя повышается при уменьшенииусилия затяжки, т,к, при этом уменьшаетсяизнос контактирующих поверхностей,Однако за счет несимметричности конструкции шарнира при приложении усилий,действующих нормально к плоскости рабочих поверхностей соединения возникаетвозможность поперечного излома в местеприкрепления петли к рычагу, что уменьшает прочность конструкции в целом, приводит к уменьшению надежности и снижаетсрок службы шарнира,Целью изобретения является повышение срока службы шарнирного саединенилпутем увеличения прочности шарнира на излом.Поставленная цель достигается за счетвыполнения конструкции симметричной,что обусловливает равнопрочностные характеристики шарнира, тем самым повышает его прочность на излом при поперечныхнагрузках.Это обеспечивается благодаря выполнению конца одного рычага в виде вилки, адругого - в виде проушины, размещенноймежду щеками вилки, на наружных поверхностях которых выполнены углубленияпод шайбы, имеющие по меньшей мереодин дополнительный выступ для жесткогозацепления его с дополнительными полостями в отверстии проушины, чем обеспечивается жесткая связь относительно оси вращения шарнира шайб с проушиной второго рычага, причем торцы выступов расположены в отверстиях рычагов озазором друг относительно друга.5 На фиг,1 изображено предлагаемое.соединение; на фиг,2 - то же, поперечное сечение; на фиг.3 - сечение А-А на фиг,1Шарнирное соединение держателя дляфизиотерапевтического аппарата (фиг.1) со держит шайбы 1 с центральными выступами2 и сквозными отверстиями 3 по их центру, Выступ 2 шайбы 1 со стороны его торца снабжен по меньшей мере одним дополнительным выступом 4 (на фиг,3 вариант с дву мя дополнительными выступами 4),Конец первого рычага, также входящегов шарнирное соединение, выполнен в виде вилки 5 с двумя плоскими параллельными щеками б, а сопряженный с ним по плоским 20 поверхностям, конец второго рычага - в виде расположенной по центру торца этого рычага, плоской проушины 7 со сквозным отверстием 8, которая размещена между щеками первого рычага. На наружных по верхностях щек б выполнены углубления 9со сквозными отверстиями 10 по их центру.В сборе шарнирного соединения, оси отверстия 8 и отверстий 10 совмещены между собой и образуют ось "0" вращения шарни- ЗО ра, причем в стенках отверстия 8 проушины7 выполнены полости 11 пад дополнительные выступы 4 шайб 1 (фиг,З).Шайбы 1 установлены в углубления 9щек б первого рычага снаружи от сопрягае-.35 мых поверхностей рычагов, а их выступы 2,4 размещены в отверстиях 10 и 8, соответственно, с зазором между торцами выступов 4. При этом, выступы 2 обеспечивают центровку шайб 1 в углублениях 9, совместно с 40 выступами 4 - центровку концов рычагов(вилки 5 с проушиной 7), а выступы 4 - жесткую связь, относительно оси "О" шарнира, шайб 1 со вторым рычагом. 45 В отверстиях 3 шайб 1 и их выступов 2установлен стяжной элемент 12, выполненный, например, в виде болтового соединения, причем между гайками 13 болтового соединения стяжного элемента 12 и повер хностью шайб 1 могут быть установленыдополнительные плоские или пружинные предохранительные шайбы 14 обычной конструкции, а углубления 9 с размещенными в них деталями шарнира могут быть 55 закрыты снаружи защитно-декоративными крышками (на чертежах не показаны), предохраняющими от доступа к подвижным частям шарнира и обеспечивающие этим безопасность пользования держателем с заявляемым шарнирным соединением, 1774087Стяжной элемент 12 размещен в отверстиях 3 шайб 1 свободно (с незначительным зазором относительно стенок отверстия 3) и служит для задания "усилия сжатия" рабочих элементов шарнира по его оси вращения "0" за счет усилия, передаваемого от гаек 13 стяжного элемента 12 на наружные поверхности шайб 1. Последние установлены в углублениях 9 с возможностью поворота относительно первого рычага, в котором эти углубления 9 выполнены. Это обеспечивается, например, тем, что размер углубления незначительно превышает диаметр шайбы 1, а диаметр отверстия 10 также незначительно превышает размеры поперечного сечения выступов 2 и 4, При этом, шайбы 1, благодаря. их жесткой, относительно оси вращения шарнира "0", связи с проушиной 7 второго рычага, за счет зацепления выступов 4 с полостями 11 отверстия 8 проушины 7, образуют с ней монолитный блок деталей шарнира, работающих совместно во время взаимного перемещения друг относительно друга концов первого и второго рычагов, Этим обеспечивается симметричность конструкции и увеличивается число поверхностей трения в шарнире, которыми являются внутренняя поверхность каждой шайбы 1, сопряженная с дном своего углубления 9 щек 6 первого рычага, и внутренние поверхности щек 6 первого рычага, сопряженные с соответствующими им наружными поверхностями проушины 7.Расположение торцов выступов 4 в полостях 11 отверстия 8 с зазором друг относительно друга обеспечивает упругость конструкции в поперечном направлении.Шарнирное соединение работает следующим образом,Перемещение рычагов держателя друг относительно друга производится под воздействием внешней силы, Придостижении необходимого взаимного положения рычагов держателя, внешнюю нагрузку снимают и их взаимное перемещение прекращается.Фиксация положения рычагов держателя друг относительно друга при отсутствии внешнего воздействия обеспечивается за счет сил трения, возникающих на контактирующих поверхностях деталей шарнира: плоских поверхностей проушины 7 с внутренними плоскими поверхностями щек 6 и поверхностей сопряжения шайб 1 с углублениями 9, в которых они установлены. Благодаря зацеплению выступов 4 шайб 1 с полостями 11 отверстия 8 проушины 7, образуется жесткая связь относительно оси шарнира между шайбами 1 и проушиной 7, что обуславливает возникновение момента трения на всех указанных поверхностяхконтакта, суммарное значение которого определяется формулойМтр=4/3 Р 61 (В+г - В г/В 1+г+В +5 + г - В 1 г/В+г),где Рб - усилие затяжки болтового соединения;1 - коэффициент трения;В - наружный радиус проушины 7 и10 щек 6;В 1 - наружный радиус шайб 1;г - наружный радиус выступов 2 шайб 1,Для конкретной конструкции величинасилы трения, необходимая для фиксации15 шарнира в рабочем положении, определяется заданием усилия Рб затяжки стяжногоэлемента 12 (болтового соединения) с учетом реальных условий применения шарнира.20 При возникновении поперечных сил,параллельных оси вращения шарнира, действующих нэ его излом, симметричностьшарнирного соединения позволяет ему работать как монолитный элемент (блок, стя 25 нутый стяжным элементом 12), за счетвозникновения контакта между наружнымребром одной из щек 6 вилки 5 с расположенной рядом поверхностью проушины 7,чем обеспечивается более равномерное30 распределение нагрузки на весь блок и исключение ослабленных участков, по которымвозможна потеря упругости системы.Усилия, возникающие в зоне соединения проушины 7 с телом рычага, на конце35 которого она выполнена (наиболее уязвимая по прочности зона), существенно нижеусилий, возникающих в других зонах системы, чем, соответственно, снижается опасность излома шарнира при поперечных40 нагрузках на него.Как показали испытания, прочность заявляемого шарнирного соединения, обусловливающая повышение срока его службы,выше, чем в прототипе. Тэк, приложение45 поперечных нагрузок на шарнир, выполненный по прототипу, ведет к его излому в местах соединения петель с рычагами принагрузках, порядка Рилакс.Приложение поперечных нагрузок даже50 порядка 4 Рмак к излому шарнира по изобретению не приводит, что существенно повышает его надежность и долговечность всравнении с прототипом.Кроме того, поскольку по сравнению с55 прототипом в заявленном решении имеетсядополнительная составляющая моментатрения, обусловленная наличием в системешарнира большего числа контактных поверхностей трения, для создания такой же, какв прототипе, величины момента трения, припрочих равных условиях, величина усилия затяжки стякного э емета по срав.е-ию с протоглпол улеьшается, чго позволяет допонительно повысить срок службь держателя с шарнирньм соединением по за явяемому решени 30 до 15-20 тыс. циов (в и рото плпе 10 - 12 ты с, циклов) за счег облегчеИя ус/ОвиЙ работы соединения,Разработанная кострукля шарнира абусгзаливает также возможность изготов пия сопрягаемых рычагов деркателя в виде замкнутых контуров в их огере ном се юнии (в прототипе двутавро котур) при высокой технологичностироцесса его изготовления, что способслгвуегакже говы шенио грочности на излом салих и фчагов держателя гри действии а нх с,:ивдющих нагрузок. Изобретее раэ лбэгао с цельо модернизации суес 1: уощег шарнира электрододеркателя к аппара там для УВЧ-терапии и будет использоваться в их составе, Возможно также использование изобретения в держатегях рьчажного типа, применяемых в других областях техники, 25 Формула изобретения Шарнирное соединение, содержащее два рьчага, сопряженные друг с другом по плоским поверхностям со сквозными, осевыми, соосными отверстиями на их концах, две шайбы С выступами со стороны сопряженных поверхностей, стяжной резьбовой элемент, установленный в отверстиях шайб, выступы которьх размещены в отверстиях концов рычагов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения срока слукбь соединения путем увеличения прочности шарнира на излом, шайбы снабжены по меньшей мере одним дополнительным выступом, конец первого рычага выполнен в виде вилки с углублениями под шайбы на нарукных поверностях щек, конец второго рычага выполнен в виде проушины, размещенной между упомянутыми щеками, стенки сквозного отверстия проушины под соединительный элемент снабжены полостями, сообщенными с ним и ответными вьступами шайб, а торцы выступов располокены с зазором по отношению друг к другу.. Лукач каз 3915 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 Составитель О. Христедактор С. Козлова; Техред М,Моргентал ваКоррек