RU196792U1 - Устройство для открывания и закрывания створок - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к приводу створок, и может быть использована в качестве устройства для открывания и закрывания створок распашных ворот в гражданских и промышленных зданиях и сооружениях. Устройство для открывания и закрывания створок ворот, содержащее электромеханический линейный привод, корпус которого образует кинематическую пару со стойкой, а шток его соединен кинематически со створкой, систему размыкания кинематической цепи, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит промежуточную пространственную двухзвенную кинематическую цепь, состоящую из коромысла, кинематически связанного со штоком электромеханического линейного привода, и шатуна, кинематически связанного с коромыслом и со створкой, коромысло промежуточной пространственной двухзвенной кинематической цепи состоит из двух частей, соединенных между собой жестко с помощью быстроразъемного соединения: одна часть образует кинематическую пару со штоком линейного электромеханического привода, а другая часть образует кинематические пары со стойкой и с шатуном промежуточной пространственной двухзвенной кинематической цепи, плоскость качания коромысла промежуточной пространственной цепи параллельна плоскости створки в закрытом состоянии. Устройство позволяет повысить надежность и безопасность устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к приводу створок, и может быть использована в качестве устройства для открывания и закрывания створок распашных ворот в гражданских и промышленных зданиях и сооружениях.

Известно устройство для открывания и закрывания створок. (Пат. 2033516 Российская Федерация, МПК E05F 15/00 Устройство для открывания и закрывания створки / Л.А. Авдеев, О.И. Вайнштейн; №4927854/12; заявл. 15.04.1991; опубл. 20.04.95. - 4 с.), представляющее собой четырехзвенный плоский механизм, включающий в себя электромеханический линейный привод (https://ru.wikipediaorg/wiki/Линейный привод), корпус и шток которого образуют кинематические пары со стойкой и со створкой, которая также образует кинематическую пару со стойкой.

Недостатки устройства.

1. Число степеней свободы плоского механизма привода створок, согласно материалам патента, равно единице. Однако, значительные размеры створок и самого механизма привода приводят к тому, что механизм привода является условно плоским, так как может существовать только при наличии достаточно больших зазоров в кинематических парах. Это приводит к тому, что при работе механизма в кинематических парах будут возникать ударные явления между элементами кинематических пар, что отрицательно сказывается на износе этих элементов, на КПД всего устройства в целом. Кроме того, наличие больших зазоров между элементами кинематических пар в реальных погодных условиях приведет к попаданию в них атмосферной влаги, пыли и иных загрязнений. Это также снижает износостойкость элементов кинематических пар, КПД механизма. Если же зазоры в кинематических парах будут малы, то необходимо рассматривать указанный в патенте механизм как пространственный механизм. Тогда он будет иметь две пассивные связи. В самом деле, стойка, линейный электромеханический привод и створка согласно чертежам (фиг. 1 и фиг. 2) образуют пространственный четырехзвенник с внутренним приводом, включающим в себя 3 подвижных звена, которые образуют одну цилиндрическую пару - корпус линейного электромеханического привода и стойка (4 класс); одну поступательную пару - шток электромеханического линейного привода и его корпус (5 класс); две вращательные пары - шток электромеханического линейного привода и створка, створка и стойка (5 класс). Таким образом, по формуле Малышева (Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. - М. - Л.: Гос. изд. техн. - теор. лит-ры. - 1951. - 703 с.) - получаем: W=6n-5p₅-4p₄-3p₃-2p₂-p₁, здесь p_i - количество кинематических пар i-го класса, n - количество подвижных звеньев; W=6⋅3-5⋅3-4⋅1=-1. Следовательно, механизм, оставаясь подвижным, содержит две пассивные связи. Это вызывает дополнительные нагрузки на его звенья, что приводит к повышенному износу и снижению КПД устройства в целом.

2. Анализ материалов патента показывает, что в случае отключения электричества, створки открыть будет невозможно.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для открывания и закрывания створок (Пат. 2371562 Российская Федерация, МПК E05F 15/12 Устройство для открывания и закрывания створок / И.Б. Подеядло; №2008127717/12; заявл. 07.07.2008; опубл. 27.10.2009, Бюл. №30 - 9 с. ил.).

Анализ материалов патента показывает, что устройство (фиг. 5, 6 и 7) представляет собой четырехзвенный плоский механизм, так как все точки звеньев механизма движутся параллельно одной плоскости (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение. - 1981. - 438 с.). Устройство включает в себя электромеханический линейный привод (https://ru.wikipediaorg/wiki/Линейный привод), корпус и шток которого образуют кинематические пары со стойкой и со створкой, которая также образует кинематическую пару со стойкой. Корпус электромеханического линейного привода (фиг. 1) образует со стойкой трехподвижную кинематическую пару, а шток его образует трехподвижную кинематическую пару со створкой, которая связана со стойкой вращательной кинематической парой. Причем трехподвижные кинематические пары образуются с помощью силового замыкания за счет силы тяжести, действующей на линейный электромеханический привод, из кинематических пар второго класса - «шар-цилиндр». Трехподвижные пары конструктивно выполнены в виде цилиндрических подпятников, а шипы выполнены в виде шара, закрепленного жестко на конических пальцах, связанных жестко со стойкой. Кроме того, устройство предусматривает разрывание кинематической цепи с помощью размыкания трехподвижной кинематической пары между штоком электромеханического линейного привода и створкой.

Недостатки устройства.

1. Стойка, линейный электромеханический привод и створка образуют четырехзвенник, звенья которого образуют одну поступательную пару - шток электромеханического линейного привода и его корпус (5 кл.); одну вращательную пару - створка и стойка (5 кл.); две кинематические пары второго класса без учета силового замыкания - корпус электромеханического линейного привода и стойка, шток электромеханического линейного привода и створка.

Расчет числа степеней свободы этого механизма показывает, что механизм имеет четыре степени свободы, одна из которых присуща механизму в целом: (W=6n-5p₅-4p₄-3p₃-2p₂-p₁=6⋅3-5⋅2-2⋅2=4). Три остальных степени свободы носят локальный характер, причем одна степень свободы в устройстве используется для размыкания кинематической цепи. Две же остальные могут приводить к случайным движениям, которые могут нарушить или затруднить работу механизма. Так, степень свободы, обеспечивающая свободное движение вокруг оси, проходящих через центры шаровых шипов в подпятниках, в силу несимметричности относительно этой оси электромеханического линейного привода, приведут к его повороту относительно этой оси и появлению точек контакта корпуса и штока линейного привода с коническими пальцами, на которых закреплены шаровые шипы, что неизбежно приведет к потерям на трение, износу не приспособленных к фрикционному взаимодействию поверхностей. Вторая локальная степень свободы обеспечивает движение электромеханического линейного привода в направлении параллельном осям симметрии конических пальцев шаровых шипов, в направлении, перпендикулярном оси, проходящей через шаровые шипы. Возможность такого движения определяется внешними силовыми факторами, которые могут быть приложены со стороны самых разных объектов, в результате чего кинематическая цепь может быть разорвана сразу в двух ее местах, что может привести к поломке механизма и нанесению значительного ущерба, проходящим через проем объектам. Кроме того, непараллельность осей симметрии, неизбежно возникающая при изготовлении механизма, может привести к тому, что рассматриваемое движение привода вдоль этих осей может привести к существенному изменению закона движения створки, что тоже плохо, так как одновременно непредсказуемо изменит нагрузку на привод, на звенья всего механизма, что отрицательно скажется на его долговечности и КПД и, как следствие, снижению надежности устройства.

2. Анализ материалов патента показывает также, что вся система привода створок достаточно громоздка и уменьшает свободное пространство между стойками ворот, причем в створе ворот оказываются сам линейный привод, что повышает опасность задевания его объектами, проходящими через проемы, которые закрывают створки.

3. При разрыве кинематической цепи механизма с помощью размыкания сферической кинематической пары, соединяющей шток электромеханического линейного привода со створкой, согласно материалам патента, весь электромеханический линейный привод не только остается «слегка в наклонном, почти в горизонтальном положении» на сферическом элементе пары, соединяющей привод со стойкой, но и может в горизонтальной плоскости совершать произвольные повороты относительно этого сферического элемента, что приводит к опасности повреждения объектов, проходящих через воротный проем.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и безопасности устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для открывания и закрывания створок, содержащем электромеханический линейный привод, корпус которого образует кинематическую пару со стойкой, а шток его соединен кинематически со створкой, систему размыкания кинематической цепи, согласно полезной модели, оно дополнительно содержит промежуточную пространственную двухзвенную кинематическую цепь, состоящую из коромысла, кинематически связанного со штоком электромеханического линейного привода, и шатуна, кинематически связанного с коромыслом и со створкой, а коромысло промежуточной пространственной двухзвенной кинематической цепи состоит из двух частей, соединенных между собой жестко с помощью быстроразъемного соединения; одна часть образует кинематическую пару со штоком линейного электромеханического привода, другая часть образует кинематические пары со стойкой и с шатуном промежуточной пространственной двухзвенной кинематической цепи. Плоскость качания коромысла промежуточной пространственной двухзвенной кинематической цепи параллельна плоскости створки в закрытом положении.

Введение промежуточной пространственной двухзвенной кинематической цепи позволяет синтезировать пространственный рычажный механизм для отрывания и закрывания створки. Получившийся в результате шестизвенный пространственный механизм в силу большего количества звеньев и пространственного их размещения, позволяет расположить звенья всего механизма так, что корпус линейного электромеханического привода не будет во время работы попадать в створ ворот, во-первых, а во-вторых, скомпоновать звенья более экономным способом, обеспечивающим уменьшение занимаемой площади в плоскости вращения створки. Кроме того, звенья пространственного рычажного механизма могут соединяться, как известно, гораздо большим типом кинематических пар, по сравнению с механизмами плоскими, коим является механизм прототипа, что позволяет синтезировать механизмы в различных вариантах без пассивных связей и без локальных степеней свободы, или сводить их к минимуму. (Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. - М. - Л.: Гос. изд-во техн.-теор. лит-ры. - 1951. - 704 с.) Изготовление коромысла из двух частей, соединенных между собой жестко с помощью быстроразъемного соединения, в качестве которого может быть использовано одно из широко известных технических решений, позволяет, во-первых, быстро разорвать кинематическую цепь в случае необходимости, которая может возникать в результате неисправности электромеханического линейного привода или в случае отключения подачи электроэнергии, не размыкая кинематическую пару. Кинематическая пара - подвижное соединение двух звеньев. Размыкание пары, чревато попаданием на ее элементы загрязнений, что приводит к износу элементов кинематических пар, появлению избыточных зазоров, и, как следствие, нарушению режимов работы, снижению КПД механизма, его надежности. Во-вторых, изготовление коромысла из двух частей, соединяемых жестко с помощью быстроразъемного соединения, одна часть которого (коромысла), образует кинематическую пару со штоком линейного электромеханического привода, а другая часть образует кинематические пары со стойкой и с шатуном промежуточной пространственной двухзвенной кинематической цепи, сохраняет дополнительную кинематическую связь ворот со стойкой при размыкании кинематической цепи, посредством промежуточной пространственной двухзвенной цепи, которая обеспечивает за счет выбора углов передачи движения устойчивость створки в открытом состоянии, в отличие от устройства-прототипа, в котором открытая створка предоставлена сама себе, и может под влиянием внешних факторов, например, ветра, совершать произвольные движения, что весьма опасно для объектов, находящихся в зоне ее движения. Параллельность плоскости качания коромысла и плоскости створки в закрытом состоянии приводит к тому, что в процессе движения, звенья механизма (кроме шатуна) не перемещаются в плоскости, перпендикулярной плоскости створки. Шатун же, совершая пространственное движение, движется в сторону открывания створки и занимает минимальный объем между стойками ворот, что повышает безопасность устройства.

Таким образом, вся совокупность признаков полезной модели позволяет достичь заявленного технического результата - повышение надежности и безопасности устройства.

Полезная модель поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена структурная схема варианта устройства (в котором шатун дополнительной кинематической двухзвенной цепи образует одну сферическую пару со створкой, и одну сферическую пару с пальцем с коромыслом).

На фиг. 2 изображена структурная схема варианта устройства (в котором шатун дополнительной кинематической двухзвенной цепи образует одну сферическую пару со створкой, и одну сферическую пару с коромыслом).

На фиг. 3 изображена конструктивная схема устройства, в аксонометрии.

Устройство для открывания и закрывания створок ворот содержит (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) линейный привод 1, корпус которого соединен со стойкой ворот 2 цилиндрической кинематической парой А. Выходное звено (шток) 3 линейного привода 1 соединено кинематической сферической парой В с коромыслом 4 промежуточной пространственной кинематической цепи, которое соединено вращательной кинематической парой С со стойкой ворот 2 и сферической кинематической парой с пальцем D (фиг. 1) или сферической кинематической парой D (фиг. 2 и фиг. 3) с шатуном 5 этой цепи. Шатун 5 соединен с выходным звеном 6 сферической кинематической парой Е, выходное звено 6 соединено вращательной кинематической парой F со стойкой створки ворот 2, полотно 7 которой жестко соединено со звеном 6. Коромысло 4 состоит из двух частей, соединенных между собой жестко быстроразъемным соединением 8.

Устройство работает следующим образом.

Привод 1 перемещает выходное звено (шток) 3, которое сообщает посредством кинематической пары В перемещение звену (коромыслу) 4, которое начинает поворачиваться относительно оси кинематической пары С, передавая движения звену (шатуну) 5 посредством кинематической пары D, которое передает движение звену 6 и полотну ворот 7 посредством кинематической пары Е. При необходимости, кинематическая цепь размыкается с помощью быстроразъемного соединения 8. При этом кинематическая цепь, состоящая из звеньев 4 и 5 обеспечивает дополнительную кинематическую связь створки 7 со стойкой 2 и неподвижность створки 7 в открытом состоянии, с одной стороны, с другой позволяет открыть и закрыть створку 7 вручную. При работе привода 1 коромысло 4 может двигаться параллельно плоскости створки 7 в закрытом состоянии. При работе привода 1, звено 5 (шатун) совершает пространственное движение, передавая усилие от коромысла 4 створке ворот 7, посредством жестко связанного с ним звена 6. При работе привода 1, звено 5 (шатун), совершая пространственное движение, в случае образования им с коромыслом 4 и звеном 6 сферических пар D и Е (фиг. 2, фиг. 3), соответственно, может совершать произвольные движения относительно оси, проходящей через центры сферических кинематических пар.

Claims (2)

1. Устройство для открывания и закрывания створок, содержащее электромеханический линейный привод, корпус которого образует кинематическую пару со стойкой, а шток его соединен кинематически со створкой, систему размыкания кинематической цепи, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит промежуточную пространственную двухзвенную кинематическую цепь, состоящую из коромысла, кинематически связанного со штоком электромеханического линейного привода, и шатуна, кинематически связанного с коромыслом и со створкой, а коромысло промежуточной пространственной двухзвенной кинематической цепи состоит из двух частей, соединенных между собой жестко с помощью быстроразъемного соединения: одна часть образует кинематическую пару со штоком линейного электромеханического привода, другая часть образует кинематические пары со стойкой и с шатуном промежуточной пространственной двухзвенной кинематической цепи.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плоскость качания коромысла промежуточной пространственной двухзвенной кинематической цепи параллельна плоскости створки в закрытом положении.

Images