close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8120

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8120
(13) C1
(19)
(46) 2006.06.30
(12)
7
(51) B 25B 21/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ДЕМОНТАЖА КОЛЕС АВТОМОБИЛЯ
(21) Номер заявки: a 20030077
(22) 2003.01.31
(43) 2004.09.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального
образования "Белорусско-Российский
университет" (BY)
(72) Автор: Лустенков Михаил Евгеньевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "Белорусско-Российский университет" (BY)
(56) US 2559332, 1951.
SU 1065176 A, 1984.
SU 564144, 1977.
RU 2025268 C1, 1994.
GB1273095, 1972.
BY 8120 C1 2006.06.30
(57)
Приспособление для демонтажа колес автомобиля, содержащее корпус, в торце которого выполнено шестигранное отверстие, и размещенный в нем редуктор, имеющий приводной вал, отличающееся тем, что редуктор выполнен в виде планетарной шариковой
передачи, причем в корпусе закреплен наружный кулачок и размещены кинематически
связанные с ним тела качения и вал с прорезями и выполненным в торце квадратным отверстием, а на торце приводного вала выполнен внутренний кулачок.
Фиг. 1
Изобретение относится к механизированному инструменту и может быть использовано для демонтажа колес автомобиля в гаражах и полевых условиях.
Известен торцовый гаечный ключ, содержащий торцовую головку, соединенный с
ним хвостовик в виде стержня и установленный на последнем вороток с отверстием, причем стержень выполнен многогранным, его ребра изогнуты по винтовой линии, а вороток
установлен с возможностью перемещения вдоль оси стержня [1].
BY 8120 C1 2006.06.30
Однако этот ключ не обеспечивает стопорения футорки (шпильки) при отворачивании
гаек, крепящих ведущие колеса грузовых автомобилей, и с помощью этого ключа возможно создавать лишь небольшие значения крутящих моментов.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является приспособление
для отворачивания и заворачивания гаек колес автомобиля, содержащее корпус, размещенные в нем редуктор, имеющий приводной вал с ведущим зубчатым колесом и ведомое
зубчатое колесо, кинематически связанные с ним полый шпиндель с головкой под ключ
на конце и размещенный в нем внутренний шпиндель с квадратом на одном конце и головкой под ключ на другом и фиксатор полого шпинделя [2].
Однако это приспособление имеет сложную конструкцию, высокую трудоемкость изготовления деталей приспособления, а также увеличенные габариты и массу.
Задачей изобретения является уменьшение массы и габаритов приспособления и снижение трудоемкости изготовления его деталей.
Поставленная задача достигается тем, что в приспособлении для демонтажа колес автомобиля, содержащем корпус, в торце которого выполнено шестигранное отверстие, и
размещенный в нем редуктор, имеющий приводной вал, согласно изобретению, редуктор
выполнен в виде планетарной шариковой передачи, причем в корпусе закреплен наружный кулачок и размещены кинематически связанные с ним тела качения и вал с прорезями
и выполненным в торце квадратным отверстием, а на торце приводного вала выполнен
внутренний кулачок.
Отворачивание гаек, крепящих колеса автомобилей (например ведущие колеса грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ), часто является довольно трудоемкой операцией. Колеса
крепятся резьбовым соединением футорки (шпильки) с квадратом на торце и шестигранной гайки. При длительной эксплуатации гайка пригорает к футорке. Для срыва гайки к
соединению необходимо приложить значительный крутящий момент, причем при отворачивании гайка может повернуться вместе с футоркой. Это серьезно осложняет демонтаж
колеса и требует проведения нештатных мероприятий по разъединению гайки с футоркой,
вплоть до срезания гайки автогеном. Предлагаемое приспособление представляет собой
ручной усилитель момента (редуктор), созданный на основе планетарного шарикового зацепления. Предлагаемое приспособление усиливает крутящий момент при отворачивании
гаек и футорок, крепящих задние (ведущие) колеса автомобилей, обеспечивая при этом
гарантированное стопорение футорки при отворачивании гайки.
Планетарная передача предусматривает наличие трех основных звеньев: ведущего, ведомого и заторможенного. Роль сателлитов выполняют тела качения (шарики). Этот недостаток устраняется в предлагаемых эллипсоидных шариковых передачах, которые
также являются передачами планетарного типа. Рабочие поверхности деталей этих передач
образуются путем срезания (фрезерования) втулок под определенным углом, что не представляет технологических трудностей. Математическая модель передачи при рассмотрении рабочих поверхностей кулачков в виде линий, а шариков в виде материальных точек,
представляет собой пересечение в пространстве двух эллипсов. Сами эллипсы образованы
сечением цилиндра с радиусом R двумя плоскостями под различными (или одинаковыми)
углами к оси цилиндра. Серединные линии этих эллипсов совпадают, то есть две секущие
плоскости проходят через одну точку на оси цилиндра. При этом развертки рабочих поверхностей (эллипсов) на плоскость представляют собой однопериодные синусоиды.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображено предлагаемое
приспособление для демонтажа колес автомобиля, на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4 - схемы, последовательно поясняющие принцип работы шарикового планетарного редуцирующего
узла, на фиг. 5 - детали предлагаемого приспособления, на фиг. 6 - предлагаемое приспособление в сборе.
Схема приспособления для демонтажа колес автомобиля приведена на фиг. 1. Планетарная шариковая передача, встроенная в приспособление, состоит из приводного вала 1, на
2
BY 8120 C1 2006.06.30
торце которого исполнен внутренний кулачок, вала с прорезями 2, наружного кулачка 3, тел
качения (шариков) 4. Планетарная шариковая передача располагается в корпусе 5. Наружный кулачок 3 стопорится в корпусе 5 посредством винтов 6. Конструкцией предусмотрена
крышка корпуса 7, предотвращающая взаимное осевое перемещение деталей планетарной
шариковой передачи, и съемная рукоятка 8, устанавливаемая в отверстие приводного вала 1
со стопорным винтом 9. В торце корпуса исполнено шестигранное отверстие 10, а в торце
вала с прорезями - квадратное отверстие 11.
Рассмотрим одну из возможных кинематических схем передачи подобного типа, где
ведущим звеном является приводной вал с внутренним кулачком 1, ведомым звеном - вал
с прорезями 2, а заторможенным звеном является наружный кулачок 3. Передаточное отношение определяется согласно выражению
tgα 3
,
u =1+
(1)
tgα1
где α1 и α3 - углы подъема эллипсов внутреннего и наружного кулачков, определяемые в
точках пересечения эллипсов, как углы между касательными к эллипсам в этих точках и
осью вращения передачи. Математически доказано постоянство углового расстояния между двумя телами качения при взаимном вращении кулачков и вала, а также постоянство
передаточного отношения за один цикл работы передачи при α1 = α3 [3].
Проанализируем процесс взаимодействия звеньев редуктора, схематично изображенный на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4. Рабочие поверхности (эллипсы) приводного вала 1 (внутреннего кулачка), наружного кулачка 3 и рабочие поверхности ведомого вала 2 (вала с
прорезями) развернем на плоскость. При условии α3 > α1 вершины эллипса наружного кулачка необходимо срезать для обеспечения работоспособности зацепления.
При движении поверхности приводного вала 1 вправо (фиг. 2), что соответствует повороту его на некоторый угол, очевидно, что тело качения А передает нагрузку, в то время
как тело качения В перемещается лишь под действием наложенных связей (совершает
холостой пробег). Для наглядности движения приводного вала, одна из его вершин на
фиг. 2, 3 и 4 обозначена буквой С.
Далее, при перемещении рабочей поверхности приводного вала 1 вправо, тела качения
попадают на вершины эллипсов (фиг. 3). При прохождении срезанных участков наружного
кулачка 3 редукция отсутствует. При дальнейшем перемещении приводного вала 1 (фиг. 4)
тело качения В передает нагрузку, а тело качения А совершает холостой пробег.
Таким образом, для обеспечения увеличения крутящего момента на выходном валу
(валу с прорезями) передачи необходимо перед работой провернуть приводной вал для
выхода тел качения со срезанных участков эллипса приводного вала. Передаточное отношение не постоянно в пределах одного цикла зацепления, однако условия работы таковы,
что требуется кратковременное приложение нагрузки к соединению для срыва прихваченной резьбы, а не равномерное вращение.
Приспособление работает следующим образом. Снова обратимся к фиг. 1. Для развинчивания соединения приспособление устанавливают так, чтобы шестигранное отверстие 10 корпуса 5 вошло в зацепление с гайкой, а квадратное отверстие 11 вала с
прорезями 2 - с квадратом на торце футорки. При вращении приводного вала 1 с помощью
рукоятки 8, наружный кулачок 3, корпус 5 вращается в сторону, противоположную направлению вращения приводного вала 1 и, соответственно, отворачивают гайку. При этом
вал с прорезями 2 оказывается заторможенным и на нем создается реактивный крутящий
момент, предотвращающий отворачивание футорки вместе с гайкой. Передаточное отношение редуктора при этой кинематической схеме определится:
u=−
tgα 3
.
tgα1
(2)
3
BY 8120 C1 2006.06.30
После снятия гайки для отвинчивания футорки затормаживается корпус 5. Для этого
стопорный винт 9 вывинчивается из рукоятки 8 и ввинчивается в отверстие в корпусе 5
(см. стрелку на фиг. 1). Рукоятку 8 следует вращать в сторону отворачивания футорки.
При этом вал с прорезями 2 будет ведомым звеном, а корпус 5 затормозится, так как стопорный винт 9 упрется в ступицу колеса автомобиля. Передаточное отношение механизма
при этом будет определяться по формуле (1).
Преимущества шариковых планетарных передач очевидны: возможность реализации
широкого диапазона значений передаточных отношений (в том числе и дробных), технологичность деталей передачи, которые изготавливаются на двух станках: токарном и фрезерном; не требуются специальные приспособления и настройка станков. Передаточное
отношение, согласно формулам (1) и (2), в отличие от зубчатых передач, не зависит от
диаметральных размеров. Разработанное приспособление удобно в эксплуатации, имеет
небольшие габариты и вес.
Данное приспособление было разработано в Могилевском государственном техническом университете (сейчас - Белорусско-Российский университет). Приспособление для
демонтажа колес автомобиля было изготовлено и испытано, что подтвердило справедливость математических расчетов (фиг. 5 и фиг. 6).
Источники информации:
1. А.с. СССР № 1384364 А1, МПК В 25В 13/08 // БИ № 19, 1985 г.
2. Патент США № 2559332, МПК 81-56, 1951 (прототип).
3. Игнатищев P.M. Синусошариковые редукторы. -Мн.: Выш. шк., 1983. - C. 107, ил.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
4
BY 8120 C1 2006.06.30
Фиг. 5
Фиг. 6
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
708 Кб
Теги
патент, by8120
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа