Разработка конструкции механического накладного замка дискового типа

Дисковые замки ABLOY обладают очень  высокой степенью секретности (огромное количество кодовых комбинаций), плюс усиленные как дисковые цилиндры, так и чашка (стакан) под пластины. В лучших моделях число комбинаций исчисляется девятизначными числами [1].

Секретность дискового замка зависит от:

1. Варьирования формой вырезов  на дисках механизма;

2. Размеров и количества кодовых  дисков в механизме (в модификациях  цилиндров присутствует от 3 (почтовые  замки) до 8 (квартирные и гаражные  замки) дисков;

3. Углом проточки вырезов на  кодовых дисках;

4. Материалов деталей механизма  и качества их изготовления.

Дисковые импортные замки иногда называют «финскими замками». Это  название появилось в советские  времена благодаря продукции  финской компании ABLOY. Она стала  эталоном качества замков.

Замки финской фирмы Аблой изготавливаются  качественно повышая степень  секретности цилиндров. Так, цилиндры ABLOY Classic (рисунок 1) и ABLOY Profile (рисунок 2), имея 11 дисков и 6 возможных положений паза на боковой поверхности диска, обладают секретностью (то есть количеством возможных комбинаций) приблизительно 362 миллиона.

Рисунок 1 — механизм ABLOY Classic

Рисунок 2 — механизм ABLOY Profile

Цилиндр ABLOY Disklock Pro (рисунок 3)  в свою очередь, имея такое же количество дисков 1 миллиард 977 миллионов комбинаций. Ключ у Disklock Pro интересный - симметричный, с двунаправленной функцией запирания, то есть позволяет открывать замок как по часовой, так и против часовой стрелки. А дубликат к нему можно изготовить только на специальном оборудовании, либо в сервисном центре Abloy или на самом заводе. Причем право на изготовление дубликата имеет только владелец фирменной карточки (ее выдают в магазине вместе с купленным механизмом), на которой закодированы все данные о проданном замке [1].

Рисунок 3 — механизм ABLOY Disklock Pro

Отечественные аналоги продукции  компании ABLOY:

1. Дисковый замок Белорусского производства модели ШО-25,35,45. Замок врезной полуавтоматический дисковый (или кнопочный замок) с защелкой, ручкой и постоянным полукруглым ключом. 

Рисунок 4 — Дисковый замок модели ШО-25

В данной модели замка есть сменный  цилиндр, но замок достаточно «слабый» как по секретности, так и по взломостойкости.

2. Дисковый замок города Ковров модель ЗВДП-05-М.

Рисунок 5 — Дисковый врезной замок модели ЗВДП-05-М

2.2 Достоинства и недостатки дисковых цилиндров

 

Достоинства дисковых цилиндров:

1. Дисковые замки менее подвержены  забиванию пылью, а также проникновению  влаги и коррозии, нежели некоторые  цилиндровые замки со штифтовым  механизмом;

2. Дисковые замки хорошо ведут  себя при низких температурах: в них не попадает влага  и не образуется лед. Поэтому  если вам требуется замок, который  будет подвержен воздействию  атмосферы (например, навесной для  гаража), лучше выбрать импортный  дисковый;

3. Дисковые замки имеют выше  ресурс работоспособности, так  как усилие поворота диска  ключом очень незначительное, износ  минимален.

Недостатки дисковых цилиндров:

1. Минусом автоматического и  полуавтоматического замка всегда  является вероятность в спешке  забыть ключи и автоматически  остаться перед закрытой дверью;

2. Механизм дискового замка  выступает за пределы дверного  полотна, становясь уязвимым для  силовых методов взлома: цилиндр  легко можно сбить, после чего  открывание займет считанные  секунды;

3. По своим антивандальным свойствам  дисковые замки довольно сильно  уступают сувальдным. Методы взлома  замков подобного типа – слесарный  инструмент;

4. Дисковый цилиндровый замок  (изготовленный по лицензии фирмы  ABLOY) также имеет свои недостатки, связанные скорее всего с элементарной  экономией на выпуске замков: дело в том, что в России  ключи к таким дисковым цилиндровым  замкам выпускаются по наиболее  упрощенной схеме – с применением  методики порошковой металлургии,  поэтому аналогичные замки и  ключи зарубежного производства  наиболее эффективно противостоят  вскрытию, и техники взлома замков, применяемые к их заграничным  аналогам, намного искуснее –  высверливание запирающего механизма [1].

 

2.3 Защита дисковых замков

 

Дисковые цилиндры сбивают кувалдой, высверливают корпус, перепиливают корпус, высверливают баланс, сворачивают свёртышем. Стойкость таких цилиндров накладных  и врезных замков к силовому взлому очень низкая. Практически у всех дисковых цилиндров (кроме евроцилиндров) накладных, врезных замков привод вращения кулачка замка выполнен в виде пластинки установленной в дне  стакана. Провернув стакан в котором  расположены диски, замок открывают. Есть балансы в виде цилиндрической оси, есть и Г-образные. Г-образный лучше противостоит свёртышу. Усилие от свёртыша передаётся на диски, от дисков на стакан, от стакана на баланс. Либо за счёт зазоров и непрочного материала изготовления деталей проворачивают вместе с балансом, либо разрушают стаканчик или корпус замка.

1. Защита дискового механизма от отмычки и подбора ключей:

Благодаря своей конструкции, дисковые цилиндры обладают высокой секретностью и к ним практически невозможно подобрать ключи или открыть  их отмычкой, так как надо знать на какой угол повернуть каждый диск. Инстумент для вскрытия таких замков существует для навесных замков, с не полукруглым ключом. Тем не менее, высокая секретность цилиндра сама по себе ничего не стоит, если она не сопряжена с прочностью как цилиндра, так и замка в целом, а также с их защищенностью от механического воздействия;

2. Защита от бампинга:

Цилиндровый дисковый замок нельзя взломать методом бампинга- ударять  просто не по чему, так как диски  надо поворачивать по оси. Техники взлома замков примитивного типа (тарирование  механическим плечом) здесь не уместны;

3. Защита от сверления:

Кодовый механизм дисковых замков невозможно высверлить: диски начинают вращаться  вместе со сверлом, не допуская его  к лежащему за ним механизму. В  лучших замках к тому же устанавливают  твердосплавную свободно вращающуюся  шайбу, которая создает дополнительную защиту от высверливания;

4. Защита от выбивания:

Чаще всего у дискового замка  пытаются выбить личинку или же срубить  кодовый механизм, если он выступает  над поверхностью дверного полотна. Цилиндр финского типа (abloy) не проходит сквозь корпус замка насквозь, как  это имеет место с цилиндрами немецкого стандарта DIN, поэтому  его нельзя выбить, а чтобы его  свернуть надо «попотеть» кроме того, он дополнительно защищен от механического  воздействия (сверления, резки, механических ударов) металлической чашкой. Во избежание  столкновения со взломом подобного рода, цилиндры дискового типа евростандарта следует защищать надежной броненакладкой [1].

 

3 ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА  И ПРИНЦИПА РАБОТЫ ПРЕДЛАГАЕМОГО  КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ

 

Целью  курсового проекта является разработка конструкции механического  накладного замка дискового типа с учётом исходных данных. Исходные данные к проекту приведены в  таблице 6.

Таблица 6 — Исходные данные к проекту

Климатическое исполнение	В1
Степень корпусной защиты	IP42
Устойчивость ко взлому	1 класс
Назначение	Для почтового ящика

 

Конструкция разработанной модели замка представлена на чертеже общего вида БНТУ 113010.015.000.ВО

Механизм разработанного замка  состоит из следующих основных частей: задняя крышка (позиция 1), стакан (позиция 2), прямоугольная стопорная шайба (3), болт шестигранный (4), баланс (5), диски (позиции 6-9), шайба упругая (10), передняя крышка (11), гайка круглая (12), резиновая накладка (13), планка запорная (14).

Кодовый механизм представляет собой  четыре диска расположенных в  определённом порядке в стакане  замка. На каждом диске сделана прорезь  под определённым углом, соответствующие  прорези сделаны и на ключе. Для повышения износостойкости и упрощения технологического процесса изготовления замка между дисками установлены упругие шайбы.

Рисунок 6 — Кодовый механизм замка

При повороте ключа на 90 градусов, каждый секрет устанавливает свой диск на определённый угол, при этом углубления в дисках образуют канал, в который укладывается баланс, при дальнейшем повороте ключа происходит поворот цилиндра, а вместе с ним и запорной планки, то есть замок открывается.

Рисунок 7 — Замок в положении «Закрыто»

Рисунок 8 — Замок в положении «Открыто»

В углубление в виде шестигранника, отмеченное на рисунке 8 позицией А, вставляется шестигранный болт который будет проворачиваться вместе с цилиндром.

Рисунок 9 — Расположение шестигранного болта

Задняя крышка крепится тремя самонарезными  винтами М5. На задней крышке выполнен небольшой выступ, указанный на рисунке  10 позицией А, он предназначен для защиты от прокручивания замка.

Рисунок 10 — Расположение задней крышки замка

На месте установки замка  предварительно должны быть выполнены  отверстия по диаметрам выступов отмеченных на рисунке 10 позициями А и Б. Замок устанавливается в отверстия и надёжно закрепляется круглой гайкой. Запорная планка устанавливается на болт М5, затем в её желоб ставится стопорная шайба и закрепляется гайкой М5. Корпус замка в сборе представлен на рисунке 11.

Рисунок 11 — Корпус замка в сборе

Заданная IP защита (IP42) — защита от внешних твердых предметов диаметром больше или равным 0,1 мм и от вертикально падающих капель воды, когда оболочка отклонена на угол до 15°— будет осуществлена установкой на корпус замка резиновой накладки.

Рисунок 12 — Вид замка в сборе  с резиновой накладкой

 

4 ОБОСНОВАНИЕ НАЗНАЧЕННЫХ  МАРОК МАТЕРИАЛОВ

 

Для того чтобы обосновать назначенные материалы необходимо сформулировать условия эксплуатации, в частности климатическое исполнение. Климатическое исполнение В1 — изделия, предназначенные для эксплуатации во всех макроклиматических районах на суше и на море, кроме макроклиматического района с очень холодным климатом (все климатическое исполнение), на открытом воздухе. Предельные значения температуры воздуха при эксплуатации: верхнее — +60, нижнее — -70.

Чертеж общего вида дискового замка (приложение 2) БНТУ 113010.015.000.ВО и спецификация (приложение 3) БНТУ 113010.015.000

Резиновая накладка (13) не имеет ответственного назначения, поэтому марка резины применяемой для её изготовления не критична, однако, исходя из условий, выберем резину третьей группы марки 7-В14-1 ГОСТ 18829-73 из-за достаточно широкого диапазона рабочих температур (-60…+130°С) [2]. Передняя крышка (11) изготавливается литьём, материал необходимо выбирать с учётом материала стакана замка, который должен иметь меньший коэффициент температурного линейного расширения. Выберем магниевый сплав марки МА5 ГОСТ 2856-79 (коэффициент температурного расширения равен ). Лицевую часть крышки покроем эмалью марки МЛ 165 (полуглянцевая) ГОСТ 12034 – 77, перед эмалирование необходимо нанести покрытие, для климатического исполнения В1 подойдёт — Хим.Окс/лкп по ГОСТ 9.303 - 84. Эмаль наносится с целью повышения защиты от коррозии, высоких температур, придания декоративного вида изделию и уменьшения шероховатости для облегчения снятия и установки резиновой накладки [3].

Стакан замка (2) должен иметь меньший коэффициент температурного расширения, чем передняя крышка, в свою очередь диски также должны иметь меньший коэффициент расширения, чем стакан. Диски будут выполнены способом листовой штамповки, выберем листовую сталь марки Ст08пс6 ГОСТ 19903 (толщина 1.4 мм, коэффициент температурного расширения) [2]. Материал стакана и баланса (5) — магниевый сплав марки МА8 ГОСТ 2856-79, данный сплав упрочняется термической обработкой (закалкой от 410-425 °С с выдержкой 2-4 ч и охлаждением на воздухе и последующим старением при 175-200 °С в течение 10-24 ч), коэффициент температурного расширения равен . Шайбы упругие (10) так же как и диски выполняются штамповкой из листов горячекатаной латуни толщиной 0,4 мм (Лист ГПРИМ 0.4 × 200 × 300 Л90 ГОСТ 2208-2007).

Материал остальных деталей не критичен, поэтому задняя крышка (1), прямоугольная стопорная шайба (3), болт шестигранный (4), гайка круглая (12), планка запорная (16) будут выполнены из коррозионно-стойкой стали марки 20Х13 ГОСТ 5949-75.