устройство для соединения листовых элементов между собой (варианты)

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.

Описание изобретения к патенту

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).