PL195889B1 - Element jednoczęściowy dla wykonania szczęki i sposób wykonania szczęki - Google Patents

Abstract

1. Element jednoczesciowy dla wykonania szczeki do zakotwienia liny, zawierajacy wiele wycinków katowych rozmieszczonych wokól kanalu o ksztalcie ogólnie cylindrycznym, pola- czonych przez mostki sasiadujace z tym kana- lem, kazdy mostek znajduje sie na dnie odpo- wiedniej szczeliny promieniowej ulozonej po- miedzy dwoma wycinkami od obwodu elemen- tu, znamienny tym, ze kazdy mostek ma w kierunku odpowiadajacej sobie szczeliny, powierzchnie, której co najmniej czesc jest nachylona w stosunku do kierunku (X) prosto- padlego do plaszczyzny promieniowej tej szczeliny, w taki sposób, ze grubosc promie- niowa tego mostka (27) ma minimum w poloze- niu okreslonym w tym kierunku (X). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest element jednoczęściowy dla wykonania szczęki i sposób wykonania szczęki przeznaczonej do zakotwienia w blokach mocujących lin, takich jak liny naprężające budowli, liny odciągowe mostu i tym podobne.

Znane są szczęki mające zwykle kształt stożka ściętego, i wyposażone w kanał osiowy cylindryczny, w którym umieszczony jest odcinek liny do zakotwienia. Szczęki współpracują z gniazdami mającymi, co najmniej część komplementarną w kształcie stożka ściętego, gniazda są wydrążone w różnych miejscach w blokach mocujących i końce liny do zakotwienia przechodzą przez nie.

Szczęka tego typu jest wykonana z wielu, najczęściej dwóch, trzech lub czterech identycznych elementów zwanych w dalszym ciągu klinami - wykonanymi z jednej części początkowej, ograniczonej z zewnątrz przez powierzchnię stożka ściętego z wydrążonym cylindrycznym kanałem osiowym, którego powierzchnia wewnętrzna jest korzystnie żłobkowana. Element początkowy jest dzielony na kliny za pomocą cięcia piłą wzdłuż dwóch, trzech lub czterech (lub więcej) półpłaszczyzn promieniowych.

Kliny uzyskane przez cięcie piłą są poddawane obróbce cieplnej polegającej na utwardzaniu powierzchniowym. Pierścień oporowy ze stali jest umieszczany w kolistym wyżłobieniu, wykonanym na zewnętrznej powierzchni stożka ściętego elementu początkowego, w sąsiedztwie jego dużej podstawy, dla połączenia klinów szczęki.

Z francuskiego opisu patentowego nr 2 586 076 znana jest szczęka do zakotwienia złożona z klinów, które wszystkie pochodzą z tego samego elementu początkowego. Cięcie, którego zadaniem jest podzielenie tego elementu na kliny, nie jest wykonywane do końca w taki sposób, aby pozostawić mostki łączące o małej grubości pomiędzy przyległymi klinami wzdłuż kanału środkowego elementu.

Ten sposób wykonywania szczęk jest odpowiedni dla produkcji wielkoseryjnej.

Nawet, jeżeli te wycięte kliny nie są dokładnie regularne i identyczne, jest pewne, że ich połączenie w szczęki nie spowoduje opierania się o siebie nie komplementarnych ścianek klinów, co groziło by deformacją kanału cylindrycznego, w którym jest zaklinowany koniec liny. Tolerancje produkcyjne i kontrola jakości, są więc mniej rygorystyczne jak wówczas gdy cięcie jest całkowite i kliny są magazynowane luzem.

Widok końca jednoczęściowego elementu, z którego są wytwarzane szczęki z trzema klinami 9, według francuskiego opisu patentowego 2 586 076 jest pokazany na pos. Mostki 7, sąsiadujące z kanałem cylindrycznym 3, są umieszczone na dnie szczelin promieniowych 6 powstałych podczas cięcia piłą wykonanych na całej długości od obwodu elementu. Mostki mają niewielką grubość (mniejszą niż 1 mm), ich zadaniem jest utrzymywanie klinów 9 połączonych ze sobą, zanim zostaną rozdzielone. Dla wykonania tego rozerwania, typowo stosuje się wbijanie członu rozrywającego w kanał 3, składając następnie rozłączone kliny przy wykorzystaniu pierścienia łączącego.

Problem, który się pojawia przy szczęce tego typu polega na tym, że nie ma się wpływu na sposób, w jaki mostek zostanie rozerwany. Dno szczeliny 6 jest płaskie, tak, że rozerwanie mostka może wystąpić praktycznie w każdym punkcie wzdłuż grubości szczeliny (kierunek prostopadły do płaszczyzny promieniowej). Rozerwanie może mieć kształt zygzaka ze względu na żłobki poprzeczne 4 utworzone przez gwintowanie na ściance kanału cylindrycznego 3. Ponadto, mostek 7 rozrywa się często w wielu miejscach.

Te problemy mogą pogorszyć jakość zakotwienia. Jeżeli kawałek mostka pozostanie na ściance promieniowej jednego klina, tylko w pewnych punktach długości szczęki, może to spowodować niedoskonałe oparcie pomiędzy sąsiednimi klinami, odkształcenie kanału cylindrycznego, które wpłynie na równomierność zacisku. Kawałki mostka mogą także się odkształcać lub oddzielać się od klina pod wpływem naprężeń powstających w momencie wykonywania zakotwienia, te kawałki mogą także wniknąć, w sposób niepożądany, pomiędzy kliny, pomiędzy kliny i koniec liny lub także pomiędzy kliny i otwór stożka ściętego bloku mocującego.

Należy zwrócić uwagę na fakt, że dla ściśnięcia końca liny w sposób jednolity, wykonuje się kanał cylindryczny o średnicy nieco mniejszej od średnicy końca liny, która ma być zakotwiona. W ten sposób, po pewnym wniknięciu metalu końca liny w żłobki szczęki i lekkim ściśnięciu promieniowym końca liny pod działaniem naprężeń ściskających, kanał odzyskuje w przybliżeniu swój kształt cylindryczny tak, aby naprężenia były przenoszone w sposób równomierny na obwodzie końca liny.

Cięcie piłą wykonane pomiędzy klinami pozostawia pomiędzy nimi przedziały niezbędne dla przenoszenia siły ściskającej. Przy braku tych przedziałów ściskanie promieniowe wywierane na poPL 195 889 B1 ziomie powierzchni stożkowej powodowałoby raczej wzajemne ściskanie klinów na poziomie płaszczyzn promieniowych, niż przenoszenie siły ściskającej na koniec liny.

Należy unikać, aby w momencie wykonywania zakotwienia niektóre z przedziałów zmniejszały się, podczas gdy drugie się powiększały. Rzeczywiście, powodowałoby to, w najgorszym przypadku, dla szczęki z N klinami, likwidację N-1odstępów i utworzenie jednego odstępu o grubości N razy większej. To powodowałoby także nieskuteczne ściskanie końca liny, co mogłoby spowodować wyślizgnięcie. W typowym przypadku, gdy N=3 i gdzie wycięcia pozostawiają odstępy 1,5 mm pomiędzy klinami, może się utworzyć odstęp 4,5 mm, który w znacznym stopniu zaburzy zakotwienie klasycznej liny z siedmioma żyłami, której żyły zewnętrzne mają średnicę 5 mm.

Brak możliwości rozrywania mostków zgodnie z życzeniem nie pozwala na wyeliminowanie tej wady tradycyjnych szczęk.

Celem wynalazku jest opracowanie elementu i sposobu wykonania szczęki, w którym istnieje możliwość przewidywania miejsca rozerwania mostka i ustalanie tego miejsca zgodnie z wymaganiem użytkownika.

Element jednoczęściowy dla wykonania szczęki do zakotwienia liny, zawierający wiele wycinków kątowych rozmieszczonych wokół kanału o kształcie ogólnie cylindrycznym, połączonych przez mostki sąsiadujące z tym kanałem, każdy mostek znajduje się na dnie odpowiedniej szczeliny promieniowej ułożonej pomiędzy dwoma wycinkami od obwodu elementu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że każdy mostek ma w kierunku odpowiadającej sobie szczeliny, powierzchnię, której co najmniej część jest nachylona w stosunku do kierunku prostopadłego do płaszczyzny promieniowej tej szczeliny, w taki sposób, że grubość promieniowa tego mostka ma minimum w położeniu określonym w tym kierunku.

Korzystnie powierzchnia każdego mostka od strony odpowiedniej szczeliny ma w przybliżeniu kształt litery V.

Sposób wykonania szczęki do zakotwienia liny polegający na składaniu N klinów, w którym tworzy się kanał (o kształcie ogólnie cylindrycznym w elemencie jednoczęściowym wykonuje się N nacięć w elemencie jednoczęściowym od obwodu, w płaszczyznach promieniowych, dla utworzenia N szczelin promieniowych wyznaczających N wycinków kątowych elementu, co najmniej N-1 nacięć jest przerwanych przed osiągnięciem kanału, aby pozostawić na dnie szczelin odpowiednie mostki łączące wycinki, poddaje się element w ten sposób uzyskany obróbce utwardzającej i rozdziela się N wycinków, aby rozerwać mostki, każdy klin szczęki jest uzyskany z jednego z wycinków według wynalazku charakteryzuje się tym, że te przerwane nacięcia są wykonane w taki sposób, aby każdy mostek miał powierzchnię skierowaną w stronę odpowiedniej szczeliny, której co najmniej częścią jest nachylona w stosunku do kierunku prostopadłego do płaszczyzny promieniowej tej szczeliny, w taki sposób, aby mostek był rozerwany w położeniu określonym w tym kierunku.

Korzystnie, wykonuje się te co najmniej N-1 nacięć za pomocą jednego lub wielu narzędzi mających zęby o profilu w przybliżeniu kształcie litery V, prostopadle do płaszczyzny cięcia.

Korzystnie, gwintuje się kanał o kształcie ogólnie cylindrycznym dla utworzenia żłobków poprzecznych na ściance wewnętrznej każdego klina.

Korzystnie, tworzy się wycięcie pierścieniowe na obwodzie elementu jednoczęściowego i umieszcza się w tym wycięciu pierścień łączący przed wykonaniem obróbki utwardzającej.

W momencie rozdzielania jednoczęściowego elementu, dla uzyskania klinów odpowiadających wycinkom kątowym, mostki są rozrywane, korzystnie miejscu, gdzie ich grubość ma minimum, to znaczy w miejscu, które można dokładnie określić stosując odpowiednie narzędzie tnące dla utworzenia szczelin promieniowych w elemencie.

Wynika z tego lepszy rozkład sił ściskających na obwodzie elementu poprzez powierzchnię ściskania wewnętrznego na mostek.

Krawędzie, które rozrywane mostki pozostawiają na ściankach promieniowych klinów na krawędzi kanału cylindrycznego szczęki, mają określony kształt i mogą uczestniczyć w przenoszeniu sił na koniec liny. Wykorzystując w ten sposób całą szerokość wycinka kątowego, rozdział sił jest również poprawiony (zmniejszone są maksymalne naciski).

Ponadto, te krawędzie eliminują praktycznie wspomniane problemy nadmiernego zwiększania się odstępów pomiędzy klinami.

W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku, powierzchnia każdego mostka od strony odpowiedniej szczeliny ma w przybliżeniu kształt litery V. Nachylenie ścianek V umożliwia przenoszenie sił ściskających na całą powierzchnię żłobków na ogół znajdujących się na ściankach kanału cylin4

PL 195 889 B1 drycznego, w taki sposób, aby znacznie zwiększyć równomierność ściskania każdej żyły tworzącej koniec zakotwionej liny. Nachylenie ścianek w kształcie litery V pozwala ponadto umieścić wycinki klinów w sposób jednakowo rozsunięty przez ślizganie poprzeczne do promienia wycinka klina na częściach stanowiących kształt litery V.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ perspektywiczny szczęki do zakotwienia wykonanej według niniejszego wynalazku, fig. 2 przedstawia widok końca elementu stanowiącego półwyrób szczęki typu pokazanego na fig. 1.

Figura 1 pokazuje kształt szczęki do zakotwienia 10 według wynalazku, stosowanej do blokowania końca liny 8, takiej jak na przykład lina naprężająca budowli lub lina odciągowa mostu. Szczęka 10 ma kształt stożka ściętego, z wytoczonym centralnym otworem cylindrycznym 5, przez który przechodzi lina 8, której ścianka wewnętrzna zawiera żłobki poprzeczne, dla dobrego uchwycenia liny. Szczęka 10 jest podzielona na trzy wycinki po 120 stopni utworzone przez trzy identyczne kliny 12. Te kliny 12 są połączone za pomocą pierścienia ściskającego 13 umieszczonego w obwodowym wycięciu 14w pobliżu większego końca szczęki 10.

Szczęka 10 zostaje wprowadzona w komplementarny otwór 15 stożka ściętego komplementarnego wykonanego w bloku kotwiącym 16. Dla wykonania zakotwienia liny, postępuje się w następujący sposób: lina 8 jest wsunięta do otworu 15; umieszcza się szczękę 10 wokół tej liny; przykłada się naciąg do liny w jej części wychodzącej ze ścianki zewnętrznej 17 bloku kotwiącego 16, na przykład za pomocą siłownika; i zagłębia się szczękę 10 nałożoną wokół liny w otwór 15. Po zwolnieniu siły naciągu, szczęka 10 mocno blokuje linę 8 w bloku 16.

Jak pokazano na fig. 1, lina 8 może być utworzona z siedmiu żył metalowych 7 skręconych ze sobą.

Dla wykonania takiej szczęki 10, dzieli się w sposób znany element jednoczęściowy ograniczony zewnętrznie przez powierzchnię stożka ściętego. W tym elemencie o kształcie stożka ściętego, wierci się kanał cylindryczny osiowy 5. Fig. 2 przedstawia taki element 20.

Powierzchnia wewnętrzna kanału 5 jest żłobkowana poprzecznie, na przykład gwintem śrubowym o przekroju trójkątnym utworzonym przez gwintowanie, które wytwarza żłobki 11 na ściankach wewnętrznych klinów 12. Wycięcie pierścieniowe 14, nie widoczne na fig. 2 jest wykonane skrawaniem na ściance stożka ściętego elementu 20 w pobliżu jego dużej podstawy.

Element 20 jest korzystnie wykonany z miękkiej stali łatwo obrabianej, ale poddającej się utwardzaniu powierzchniowemu za pomocą obróbki cieplnej, takiej jak nawęglanie.

W elemencie 20 są wykonywane za pomocą cięcia, piłą szczeliny promieniowe 25 ułożone w płaszczyznach przechodzących przez oś elementu i wyznaczające wycinki kątowe 22, które tworzą kliny 12 szczęki.

W pokazanym przykładzie wykonania wynalazku, liczba N szczelin 25 wynosi trzy, tak że są one rozłożone kątowo co 120° wokół osi kanału. Grubość szczelin 25, jest określona przez grubość narzędzia tnącego 30 stosowanego do ich wykonania, jest to na przykład 1,5 mm. Szczeliny 25 nie przechodzą przez materiał elementu 20 aż do kanału 5, każda znich jest skrócona w taki sposób, aby pozostawić mostek 27 wzdłuż kanału 5.

Jak pokazano na fig. 2, dno każdej szczeliny 25 ma kształt litery V skierowany w stronę osi elementu 20, to znaczy w stronę kanału 5. Dla realizacji tego, stosowane narzędzie tnące takie jak frez lub piła tarczowa ma na czynnej krawędzi zęby o profilu w przybliżeniu o kształcie litery V prostopadle do płaszczyzny cięcia, to znaczy zęby 31, których ostry kształt jest komplementarny do pożądanego kształtu litery V na dnie szczeliny 25.

Kształt litery V na dnie szczeliny 25 pozwala kontrolować, w którym miejscu mostek 27 rozerwie się w momencie rozłączania klinów 12. Mostek 27 korzystnie rozerwie się na ostrzu litery V, to znaczy w przybliżeniu w środku grubości szczeliny 25.

W innym przykładzie wykonania, dno szczeliny 25 może mieć kształt zbieżny inny niż profil litery V. Ważne jest, aby ten kształt był taki, aby co najmniej część powierzchni mostka skierowana w stronę szczelin była nachylona w stosunku do kierunku X prostopadłym do płaszczyzny promieniowej tej szczeliny, w taki sposób, aby grubość promieniowa tego mostka miała minimum w położeniu określonymw tym kierunku X. To znaczy na poziomie tego minimum, gdzie będzie miało miejsce rozerwanie. Zaletą kształtu litery V jest łatwość jego wykonania.

Przykładowo, można przewidzieć, że grubość mostka, mierzona pomiędzy ostrzem V i ścianką kanału 5, będzie zawarta pomiędzy 0,8 mm (na poziomie dna rowków 11) i 1,3 m (na poziomie wierzchołka rowków 11) kąt a pomiędzy dwiema nachylonymi ściankami V jest, na przykład 90°.

PL 195 889 B1

Należy zauważyć, że, pomimo niedużej grubości i kształtu szczeliny 25, jest stosunkowo łatwo regulować cięcie piłą, ponieważ trzy szczeliny mogą być wykonane jednocześnie za pomocą trzech cienkich narzędzi, których odpowiednie wymiary i położenia są ściśle określone i pomiędzy którymi element 20 jest przesuwany osiowo.

Element stanowiący półwyrób szczęki pocięty w ten sposób nadal tworzy jeden blok i może być umieszczany w magazynie z innymi podobnymi elementami.

Siły zewnętrzne wywierane na mostki 27 na tym etapie są rzeczywiście znacznie mniejsze od tych, które byłyby potrzebne dla ich rozerwania. Mostki nie zostały jeszcze skruszone przez nawęglanie i zasadniczą ich funkcją jest zachowanie połączenia pomiędzy wycinkami 22 odpowiadającymi klinom 12.

Pobiera się następnie, po jednym, elementy jednoczęściowe 20, które nie zostały jeszcze podzielone na odrębne kliny, aby nałożyć na nie pierścień łączący 13 w każdym wycięciu 14, pierścień 13 jest na ogół wykonany ze stali sprężynowej.

Następnie zespół poddaje się obróbce nawęglania, która prowadzi do powierzchniowego utwardzenia klinów 12 i mostków 27.

Taką obróbką może być podgrzewanie do temperatury zawartej pomiędzy 900 i 1000°C, wykonane w czasie trzech kwadransów w atmosferze węglowej, po podgrzaniu stosuje się hartowanie.

Stal po takiej obróbce staje się powierzchniowo bardzo twarda, a mostki 27 stają się są stosunkowo kruche.

W tym stanie można przerwać mostki 7 ręcznie. Jeśli nie, wkłada się człon rozpychający w otwór kanału 5 i rozrywa się mostki, wbijając ten człon. Kliny 12 szczęki są więc rozłączone od siebie, pozostając połączone pierścieniem 13.

Jak pokazano na fig. 1, rozrywane mostki pozostawiają na ściankach promieniowych każdego klina krawędzie 28 o przekroju w przybliżeniu trójkątnym. Te krawędzie 28 sąsiadują z kanałem 5, w którym szczęka ściska linę 8. Biorą więc udział w przenoszeniu sił ściskających na linę, uniemożliwiając aby siła ściskająca linę zbytnio się zmniejszała na zbyt dużym odstępie pomiędzy klinami. W powiązaniu z tym maksymalne naciski wywierane na lina zostają zmniejszone.

Krawędzie 28 pozwalają ponadto uniknąć, aby w trakcie wykonania zakotwienia pewne odstępy pomiędzy klinami miały tendencję do zwężania się, wykorzystując rozszerzenie innego odstępu.

Pewna liczba odmian może być zrealizowana w opisanym przykładzie wykonania wynalazku, bez wychodzenia z zakresu niniejszego wynalazku, na przykład

- liczba klinów N może być inna niż trzy;

- obwód szczęk może nie mieć po prostu kształtu stożka ściętego; może być po prostu złożony z wielu kolejnych stożków ściętych lub także być wygięty;

- jedno z N nacięć wykonanych w elemencie 20 może być skończone, element pozostaje jednoczęściowy z tylko N-1 mostkami;

- kolejność wykonywania pewnych etapów sposobu wytwarzania szczęki do zakotwienia może być zmodyfikowana.

Claims (6)

1. Element jednoczęściowy dla wykonania szczęki do zakotwienia liny, zawierający wiele wycinków kątowych rozmieszczonych wokół kanału o kształcie ogólnie cylindrycznym, połączonych przez mostki sąsiadujące z tym kanałem, każdy mostek znajduje się na dnie odpowiedniej szczeliny promieniowej ułożonej pomiędzy dwoma wycinkami od obwodu elementu, znamienny tym, że każdy mostek ma w kierunku odpowiadającej sobie szczeliny, powierzchnię, której co najmniej część jest nachylona w stosunku do kierunku (X) prostopadłego do płaszczyzny promieniowej tej szczeliny, w taki sposób, że grubość promieniowa tego mostka (27) ma minimum w położeniu określonym w tym kierunku (X).

2. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia każdego mostka (27) od strony odpowiedniej szczeliny ma w przybliżeniu kształt litery V.

3. Sposób wykonania szczęki do zakotwienia liny polegający na składaniu N klinów, w którym tworzy się kanał (o kształcie ogólnie cylindrycznym w elemencie jednoczęściowym wykonuje się N nacięć w elemencie jednoczęściowym od obwodu, w płaszczyznach promieniowych, dla utworzenia N szczelin promieniowych wyznaczających N wycinków kątowych elementu, co najmniej N-1 nacięć jest przerwanych przed osiągnięciem kanału, aby pozostawić na dnie szczelin odpowiednie mostki łączące

PL 195 889 B1 wycinki, poddaje się element w ten sposób uzyskany obróbce utwardzającej i rozdziela się N wycinków, aby rozerwać mostki, każdy klin szczęki jest uzyskany z jednego z wycinków, znamienny tym, że te przerwane nacięcia są wykonane w taki sposób, aby każdy mostek miał powierzchnię skierowaną w stronę odpowiedniej szczeliny, która co najmniej częścią jest nachylona w stosunku do kierunku (X) prostopadłego do płaszczyzny promieniowej tej szczeliny, w taki sposób, aby mostek był rozerwany w położeniu określonym w tym kierunku (X).

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że wykonuje się te co najmniej N-1 nacięć za pomocą jednego lub wielu narzędzi (30) mających zęby (31) o profilu w przybliżeniu kształcie litery V, prostopadle do płaszczyzny cięcia.

5. Sposób według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że gwintuje się kanał o kształcie ogólnie cylindrycznym (5) dla utworzenia żłobków poprzecznych (11) na ściance wewnętrznej każdego klina (12).

6. Sposób według zastrz. 3 albo 4, albo 5, znamienny tym, że tworzy się wycięcie pierścieniowe (14) na obwodzie elementu jednoczęściowego (20) i umieszcza się w tym wycięciu pierścień łączący (13), przed wykonaniem obróbki utwardzającej.