Устройство для соединения листовых элементов между собой (варианты)

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к болтовым соединениям тонкостенных строительных элементов. Задачей данного изобретения является создание более эффективного устройства для соединения тонколистовых элементов за счет повышения его прочности и надежности. Задача решается за счет того, что в устройстве для соединения листовых элементов между собой, включающем уложенные внахлест детали с совпадающими по форме углублениями и выступами, стяжку в виде болта, гайки и шайб, верхняя и нижняя шайбы со стороны контактов выполнены с плавными волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии принимают соединяемые элементы, образуя шпоночно-болтовое соединение, причем контактирующие поверхности промазаны уплотняющим и антикоррозионным покрытием. Кроме того, верхняя и нижняя шайбы могут быть выполнены в виде удлиненных пластин-накладок прямоугольной формы, длинные внутренние стороны которых со стороны контактов выполнены с плавными волнообразными поверхностями. В случае соединения тонколистового элемента с толстолистовым, контактная поверхность болта и углубление с отверстием под болт в толстолистовом элементе выполнены в виде плавных волнообразных поверхностей, входящих друг в друга, форму которых при обжатии принимают соединяемые с толстолистовыми элементами тонколистовые элементы, образуя шпоночно-болтовое соединение, причем контактирующие поверхности промазаны уплотняющим и антикоррозионным покрытием. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 11 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области строительства, в частности к болтовым соединениям тонкостенных строительных элементов.

Известно устройство для соединения строительных элементов, содержащее уложенные внахлест детали, имеющие совпадающие по форме и размерам углубления и выступы, расположенные одни в других, при этом выступы и углубления выполнены сферической формы и равномерно расположены по окружности стяжного устройства [1].

Сопоставительный анализ аналога и предлагаемого изобретения см. в табл. 1.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является соединение тонкостенных строительных элементов, включающее уложенные внахлест детали с выступающими по форме углублениями и выступами, стяжку в виде болта, гайки и шайб, у которого одна из шайб выполнена со ступенчатым отверстием, ступень которой со стороны соединяемых элементов больше диаметра другой шайбы, а вторая ступень равна диаметру болта. При использовании соединяемых элементов разной толщины ступень большего диаметра шайбы обращена к элементу меньшей толщины.

Соединение снабжено распорным элементом и дополнительной шайбой со ступенчатым отверстием, причем последняя и основная шайбы со ступенчатыми отверстиями обращены ступенями больших диаметров к стенкам соединяемых П-образных элементов [2].

Сопоставительный анализ прототипа и предложенного изобретения см. в табл.2.

Недостатками прототипа являются его недостаточная прочность и надежность, соединение не защищено от коррозии и недостаточно плотное.

Задачей данного изобретения является создание более эффективного устройства для соединения тонколистовых элементов между собой и тонколистового элемента с толстолистовым (в том числе с полкой прокатного металлического профиля) за счет повышения его прочности и надежности.

Задача решается тем, что устройство соединения тонколистовых элементов между собой и тонколистового элемента с толстолистовым, включающее уложенные внахлест детали с совпадающими по форме углублениями и выступами, стяжку в виде болта, гайки и шайб, у которого верхняя и нижняя шайбы со стороны контактов выполнены с плавными волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии принимают соединяемые элементы и образуют шпоночно-болтовое соединение, амплитуда волнообразной поверхности принимается порядка нескольких толщин соединяемых деталей и определяется расчетным путем в зависимости от механических характеристик и толщины соединяемых элементов, причем контактирующие поверхности промазываются до постановки болта уплотняющим антикоррозионным покрытием.

Устройство соединения тонколистовых элементов между собой и тонколистового элемента с толстолистовым, включающее уложенные внахлест детали с совпадающими по форме углублениями и выступами, стяжку в виде болта, гайки и шайб, у которого верхняя и нижняя шайбы выполнены в виде удлиненных пластин-накладок прямоугольной формы, длинные внутренние стороны которых со стороны контактов выполнены с плавными волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии принимают соединяемые элементы и образуют шпоночно-болтовое соединение, амплитуда волнообразной поверхности принимается порядка нескольких толщин соединяемых деталей и определяется расчетным путем в зависимости от механических характеристик и толщины соединяемых элементов, причем контактирующие поверхности до постановки болта промазываются уплотняющим антикоррозионным покрытием.

Устройство соединения тонколистовых элементов между собой и тонколистового элемента с толстолистовым, включающее уложенные внахлест детали с совпадающими по форме углублениями и выступами, стяжку в виде болта, гайки и шайб, верхняя и нижняя шайба, внутренняя сторона которых со стороны контактов выполнена с плавными волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии заклепкой принимают соединяемые элементы и образуют шпоночно-болтовое соединение, амплитуда волнообразной поверхности принимается порядка нескольких толщин соединяемых деталей и определяется расчетным путем в зависимости от механических характеристик и толщины соединяемых элементов, причем контактирующие поверхности до постановки болта промазываются уплотняющим антикоррозионным покрытием.

Устройство соединения тонколистовых элементов между собой и тонколистового элемента с толстолистовым, включающее уложенные внахлест детали с совпадающими по форме углублениями и выступами, стяжку в виде болта, гайки и шайб, контактная поверхность болта и углубление в толстолистовом элементе с отверстием под болт выполнены в виде однотипных плавных волнообразных поверхностей, плотно входящих друг в друга с расположением между ними тонколистового элемента, форму плавных волнообразных поверхностей при обжатии принимают соединяемые тонколистовые элементы с толстолистовыми и образуют шпоночно-болтовое соединение,
амплитуда волнообразной поверхности принимается порядка нескольких толщин соединяемых деталей и определяется расчетным путем в зависимости от механических характеристик и толщины соединяемых элементов,
причем контактирующие поверхности до постановки болта промазываются уплотняющим антикоррозионным покрытием.

Выполнение устройства соединения тонколистовых элементов между собой и тонколистового элемента с толстолистовым, включающего уложенные внахлест детали с совпадающими по форме углублениями и выступами, стяжку в виде болта, гайки и шайб,
у которого верхняя и нижняя шайбы со стороны контактов выполнены с плавными волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии принимают соединяемые элементы и образуют шпоночно-болтовое соединение,
у которого верхняя и нижняя шайбы выполнены в виде удлиненных пластин-накладок прямоугольной формы, длинные внутренние стороны которых со стороны контактов выполнены с плавными волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии принимают соединяемые элементы и образуют шпоночно-болтовое соединение,
верхняя и нижняя шайбы, внутренняя сторона которых со стороны контактов выполнена с плавными волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии заклепкой принимают соединяемые элементы и образуют шпоночно-болтовое соединение,
контактная поверхность болта и углубление в толстолистовом элементе с отверстием под болт выполнены в виде однотипных плавных волнообразных поверхностей, плотно входящих друг в друга с расположением между ними тонколистового элемента, при обжатии принимают форму плавных волнообразных поверхностей соединяемые тонколистовые элементы с толстолистовыми и принимают соединяемые тонколистовые элементы с толстолистовыми и образуют шпоночно-болтовое соединение, обеспечивает плавное соединение элементов, у которого отсутствуют микротрещины при обжатии. Соединение образуется без изломов и изгибов, так как соединяемые элементы: шайбы, болты, заклепки, удлиненные пластины-накладки удлиненной формы выполнены со стороны контактов в виде плавных волнообразных поверхностей.

Амплитуда волнообразной поверхности принимается порядка нескольких толщин соединяемых деталей и определяется расчетным путем в зависимости от механических характеристик и толщины соединяемых элементов.

Все контактирующие поверхности до постановки болта промазываются уплотняющим антикоррозионным покрытием, что предохраняет данное устройство соединения от воздействия окружающей среды, повышает его антикоррозионную стойкость, плотность и тем самым увеличивают надежность.

Таким образом, устройство соединения тонколистовых элементов между собой и тонколистового элемента с толстолистовым является более эффективным по сравнению с прототипом за счет увеличения его прочности и надежности.

В качестве соединения устройства с толстолистовым элементом (толщина которого на порядок больше) может быть полка прокатного металлического профиля.

Все предложенные изобретения являются вариантами решения поставленной задачи, конструктивно выполнены как варианты, имеют одну цель и выполняют ее, при этом получаются более эффективные устройства за счет повышения прочности и надежности.

Устройство поясняется чертежами, где на:
фиг. 1 - соединение тонколистовых элементов между собой верхней и нижней шайбой до обжатия,
фиг.2 - соединение тонколистовых элементов между собой с помощью верхней и нижней шайбы после обжатия,
фиг. 3,4 - соединение тонколистовых элементов между собой с помощью верхней и нижней удлиненных пластин-накладок прямоугольной формы до обжатия,
фиг.5 - соединение тонколистовых элементов между собой с помощью верхней и нижней удлиненных пластин-накладок прямоугольной формы после обжатия.

фиг.6 - соединение тонколистовых элементов между собой с помощью верхней и нижней шайб, соединенных заклепкой до обжатия,
фиг.7 - соединение тонколистовых элементов между собой с помощью верхней и нижней шайб, соединенных заклепкой после обжатия,
фиг. 8 - соединение тонколистовых элементов между собой и с толстолистовым элементом болтом до обжатия,
фиг. 9 - соединение тонколистовых элементов между собой и с толстолистовым элементом болтом после обжатия.

Предложена фотографии предлагаемого соединения на 3 листах.

Устройство соединения тонколистовых элементов между собой и тонколистового элемента с толстолистовым элементом, включает (см. фиг.1 а, б) уложенные внахлест тонколистовые элементы 1 с совпадающими по форме углублениями и выступами, стяжку в виде болта 2, гайки 3 и верхней 4 и нижней 5 шайб, граверной шайбы 6.

Верхняя 4 и нижняя 5 шайбы со стороны контактов выполнены с плавными волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии принимают соединяемые тонколистовые элементы 1 и образуют шпоночно-болтовое соединение.

Амплитуда волнообразной поверхности принимается порядка нескольких толщин соединяемых деталей и определяется расчетным путем в зависимости от механических характеристик и толщины соединяемых элементов.

До постановки болта 2 промазываются контактирующие поверхности уплотняющим антикоррозионным покрытием.

Устройство соединения тонколистовых элементов между собой включает (см. фиг. 2 а, б) уложенные внахлест тонколистовые элементы 1 с совпадающими по форме углублениями и выступами, стяжку в виде болта 2, гайки 3, граверной шайбы 6 и верхней 4 и нижней 5 шайб, которые выполнены в виде верхней 7 и нижней 8 удлиненных пластин-накладок прямоугольной формы, длинные внутренние стороны которых со стороны контактов выполнены с плавными волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии болтом 2 с гайкой 3 и граверной шайбой 6 принимают соединяемые тонколистовые элементы 1 и образуют шпоночно-болтовое соединение.

Устройство соединения тонколистовых элементов между собой с помощью заклепки (см. фиг.3 а,б) включает уложенные внахлест тонколистовые (см. фиг.3 а, б) элементы 1 с совпадающими по форме углублениями и выступами, верхнюю 4 и нижнюю 5 шайбы, со стороны контактов выполненных с плавными волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии заклепкой 9 принимают соединяемые тонколистовые элементы 1 и образуют шпоночно-болтовое соединение.

Устройство соединения тонколистовых элементов между собой и с толстолистовым элементом 10 с помощью болта 11 (см. фиг.4 а), контактная поверхность болта 11 и углубление в толстолистовом элементе с отверстием под болт 11 выполнены в виде однотипных плавных волнообразных поверхностей, плотно входящих друг в друга с расположением между ними тонколистового элемента 1. Форму плавных волнообразных поверхностей при обжатии (см.фиг.4 б) принимают соединяемые тонколистовые элементы с толстолистовыми и образуют шпоночно-болтовое соединение с болтом 11, гайкой 3, граверной шайбой 6.

Амплитуда волнообразной поверхности принимается порядка нескольких толщин соединяемых деталей и определяется расчетным путем в зависимости от механических характеристик и толщины соединяемых элементов.

До соединения все контактирующие элементы (контактирующие поверхности) промазываются уплотняющим антикоррозионным покрытием.

Сборка осуществляется следующим образом.

Устанавливаются внахлест тонколистовые элементы 1 с совпадающими по форме углублениями и выступами (см. фиг.1 а).

Накладываются верхняя 4 и нижняя 5 шайбы, имеющие со стороны контактов плавные волнообразные поверхности. Осуществляется соединение с помощью болта 2, гайки 3 и граверной шайбы 6. При обжатии болта 2 (см. фиг.1 б) форму плавной волнообразной поверхности принимают соединяемые тонколистовые элементы 1 и они образуют шпоночно-болтовое соединение с болтом 2, гайкой 3, граверной шайбой 6.

При соединении тонколистовых элементов верхней 7 и нижней 8 удлиненными пластинами-накладками прямоугольной формы (см. фиг.2 а), длинные внутренние стороны которых со стороны контактов выполнены с плавными волнообразными поверхностями, устанавливаются внахлест тонколистовые элементы 1 с совпадающими по форме углублениями и выступами (см. фиг.2 а). Затем соединяются болтом 2, гайкой 3 и граверной шайбой 6. При обжатии болта 2 с гайкой 3 и граверной шайбой 6 форму плавной волнообразной поверхности принимают соединяемые тонколистовые элементы 1 и вместе с болтом 2, гайкой 3 и граверной шайбой 6 образуют шпоночно-болтовое соединение.

Данное соединение может осуществляться как по всей длине соединяемых тонколистовых элементов, так и в виде отдельных удлиненных пластин-накладок 7 и 8 удлиненной формы.

При соединении тонколистовых элементов заклепкой 9 (см. фиг.3 а) устанавливаются внахлест тонколистовые элементы 1 с совпадающими по форме углублениями и выступами (см. фиг.3 а).

Накладываются верхняя 4 и нижняя 5 шайбы, имеющие со стороны контактов плавные волнообразные поверхности. Осуществляется соединение с помощью заклепки 9. При обжатии заклепки 9 (см. фиг.3 б) форму плавной волнообразной поверхности принимают соединяемые тонколистовые элементы 1 и они образуют с заклепкой 9 шпоночно-болтовое соединение.

Устройство соединения тонколистового элемента с толстолистовым с помощью болта 11 осуществляется установкой внахлест тонколистового элемента 1 с толстолистовым 10 с совпадающими по форме углублениями и выступами. Контактная поверхность болта 11 и углубление в толстолистовом элементе 10 с отверстием под болт выполнены в виде однотипных плавных волнообразных поверхностей, плотно входящих друг в друга с расположением между ними тонколистового элемента. Форму плавных волнообразных поверхностей при обжатии (см. фиг.4 б) принимают соединяемые тонколистовые элементы 1 с толстолистовыми 10 и образуют с гайкой 3, граверной шайбой 6 шпоночно-болтовое соединение.

Амплитуда волнообразной поверхности принимается порядка нескольких толщин соединяемых деталей и определяется расчетным путем в зависимости от механических характеристик и толщины соединяемых элементов.

До соединения все контактирующие элементы (контактирующие поверхности) промазываются уплотняющим антикоррозионным покрытием.

По сравнению с прототипом данные варианты соединений тонколистовых элементов с толстолистовым является наиболее надежным и прочным соединением.

Экспериментальная проверка прочности и надежности предлагаемого изобретения.

В КрасГАСА создано устройство соединения тонколистовых элементов между собой и с толстолистовым элементом, с полкой прокатного металлического профиля.

Вопросы формы, глубины образованных выступов и выборок, их форма выполнения играет весьма существенную роль в прочности. В прототипе при работе могут создаваться микротрещины, вытяжка металла и тем самым ослабление общей площади соединяемых элементов.

Проведенные испытания показали, что данные соединения выдерживают нагрузку до 640 кг, что выше, чем у прототипа, причем разрушения в проведенных испытаниях произошли по цельному металлу (а не по шпоночному соединению). Добиться разрушения шпоночного соединения в наших экспериментах не удалось, при соединении как в прототипе, в металле шпонки образовывались микротрещины и прочность соединения существенно снижалась.

Литература
1. Патент 694088. "Соединение строительных элементов", авторы: Георг Триксл (Австрия) (аналог). М.кл.2 Е 04 В 1/58.

2. Патент 1760036. "Соединение тонколистовых элементов". М.кл.6 Е 04 В 1/38 (прототип).

Формула изобретения

1. Устройство для соединения листовых элементов между собой, включающее уложенные внахлест детали с совпадающими по форме углублениями и выступами, стяжку в виде болта, гайки и шайб, отличающееся тем, что верхняя и нижняя шайбу со стороны контактов выполнены с плавным волнообразными поверхностями, форму которых при обжатии принимают соединяемые элементы, образуя шпоночно-болтовое соединение, причем контактирующие поверхности промазаны уплотняющим и антикоррозионным покрытием.

2. Устройство для соединения листовых элементов между собой по п.1, отличающееся тем, что верхняя и нижняя шайбы выполнены в виде удлиненных пластин-накладок прямоугольной формы, длинные внутренние стороны которых со стороны контактов выполнены с плавными волнообразными поверхностями.

3. Устройство для соединения листовых элементов между собой, включающее уложенные внахлеcт детали с совпадающими по форме углублениями и выступами, стяжку в виде болта, гайки и шайб, отличающееся тем, что контактная поверхность болта и углубление с отверстием под болт в толстолистовом элементе выполнены в виде плавных волнообразных поверхностей, входящих друг в друга, форму которых при обжатии принимают соединяемые с толстолистовыми элементами тонколистовые элементы, образуя шпоночно-болтовое соединение, причем контактирующие поверхности промазаны уплотняющим и антикоррозионным покрытием.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15