ЭЛЕМЕНТ ЖЕСТКОСТИ СТЕЛЛАЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Данное техническое решение относится к средствам разъемного соединения элементов конструкций, преимущественно стеллажных конструкций, в которых используются элементы жесткости для соединений стоек стеллажа с его полками. Техническое решение предназначено для его использования в двухкоординатных пространственных конструкциях, образованных отдельными элементами, простирающимися по координатам х,у. К таким конструкциям в частности относятся каркасы мебели, стеллажей, строительных конструкций, армирующие и несущие конструкции, а также соединяемые между собой по координатам х,у плоские панели и мебельные щиты. Представленное в данном описании техническое решение разработано преимущественно для его использования в конструкциях стеллажей разного назначения, а также в конструкциях мебели, содержащей каркасы или соединенные между собой мебельные панели.
Известны держатели, посредством которых полка стеллажа прикреплена к стойкам путем установки их в гнезда стоек, при этом полка удерживается держателями с возможностью изменения высоты стеллажей. Держатель имеет усеченную пирамидальную форму и по крайней мере одну грань, на которой выполнено углубление или выемка. Держатель имеет вертикальные прорези, которые позволяют сжать его и плотно закрепить в полке с целью соединения со стойкой. Система может быть адаптирована для квадратных и круглых стоек (US 4852501 А, А47В 57/26, 01.08.1989).
Известен стеллаж, включающий в себя множество полок. По меньшей мере один опорный элемент и несколько зацепляющих элементов соединены друг с другом для поддержки полки. По меньшей мере один опорный элемент имеет, по меньшей мере, один гребень, а вырезы определены в, по меньшей мере, одном гребне. Каждый из зацепляющих элементов представляет собой изогнутый трубчатый элемент. Опорный элемент проходит через зацепляющих элементов и элементов зацепления входят в зацепление с выемками, по меньшей мере, одного опорного элемента, при этом полки поддерживаются на зацепляющихся элементах (US 2016015175 Al, А47В 57/34, 01.21.2016).
Известно устройство для соединения стойки хранения, которое характеризуется наличием основания и канавок. Основная структура снабжена первой поверхностью, второй поверхностью, третьей поверхностью и диагональной плоскостью, причем первая поверхность, вторая поверхность и третья поверхность взаимно и вертикально пересекаются и дополнительно согласованы с диагональной плоскостью, чтобы обеспечить основную структуру для формирования прямоугольного треугольника. Три структуры канавок образованы, соответственно, на первой поверхности, второй поверхности и третьей поверхности в вогнутом режиме. Элементы стойки соединены с помощью трех структурных канавок каждого соединительного устройства. Преимущество соединительного устройства заключается в том, что основная конструкция представляет собой треугольник повышенной прочности сцепления (CN 204344590 U, F16B 5/00, 20.05.2015).
Известны штампованные уголки для соединения элементов конструкций, каждый из которых содержит расположенные под прямым углом стенки, между которыми расположены ребра жесткости, выполненные заодно со стенками (Яндекс, www.PANKYT.com. WWW.ugolki.kiew.ua, 2017). Ребра жесткости в местах их перехода в стенки уголка создают концентрации напряжений в этих местах вследствие неудовлетворительной формы мест перехода, которые, как правило, не имеют радиусных кривых. В случаях если места перехода имеют радиусные кривые, то они находятся в опасных зонах указанных концентраций с точки зрения перегиба металла в процессе штамповки.
Из патентной документации известны узлы крепления элементов к стойкам с использованием промежуточных крепежных и соединительных элементов, выполненных в виде уголков (LU 47030 А, 28.11.1964. RU 56138 U1, 10.09.2006. RU 30247 U1, 27.06.2003. US 6202570 А, 20.03.2001. US 5632389 А, 27.05.1997. RU 68258 U1, 27.11.2007. RU 2376918 С1, 27.12.2009 - прототип). При этом в близком техническом решении по патенту RU 68258 U1 описан узел крепления полки к вертикальным стойкам металлического стеллажа, включающий стойку в виде уголкового профиля с отверстиями в стенках этого профиля, кронштейн и полку, закрепляемую на стойке посредством кронштейна и резьбовых крепежных элементов, причем кронштейн выполнен из листовой заготовки путем ее гибки по оси симметрии и имеет парные отверстия симметрично расположенные относительно упомянутой оси, выполненные таким образом, что, по меньшей мере, одна пара упомянутых, симметрично расположенных отверстий включает одно резьбовое отверстие и одно сквозное отверстие, а в остальных парах оба отверстия выполнены резьбовыми, при этом полка и стойка имеют сквозные отверстия, совпадающие с отверстиями кронштейна при монтаже. В прототипе RU 2376918 С1 представлен узел крепления полки к вертикальным стойкам металлического стеллажа включает, по меньшей мере, одну угловую стойку с отверстиями, кронштейн и полку, закрепляемую на стойке посредством кронштейна и резьбовых крепежных элементов, причем кронштейн выполнен из листовой заготовки путем гибки заготовки по оси симметрии в горизонтальной плоскости, кронштейн имеет парные отверстия, симметрично расположенные относительно упомянутой оси, выполненные таким образом, что, по меньшей мере, одна пара упомянутых симметрично расположенных отверстий включает одно резьбовое и одно сквозное отверстия. Полка и стойка имеют сквозные отверстия, совпадающие с отверстиями кронштейна. В качестве резьбовых крепежных элементов используются болты или винты, при этом отверстия стойки выполнены с равным шагом по вертикали. Кронштейн прототипа выполняет функцию соединительного элемента жесткости, соединяющего полку со стойкой стеллажа. В прототипе элемент жесткости имеет Г-образную форму на виде сверху, а на виде спереди он имеет Т-образный контур. Элемент жесткости повышает жесткость узла соединения и сопротивляемость стеллажа действующим на него усилиям в процессе работы стеллажа под нагрузкой.
Известный из прототипа элемент жесткости стеллажной конструкции не удовлетворяет повышенным требованиям его прочности, поскольку при увеличении прочности требуется увеличение толщины стенок элемента жесткости, что приводит к повышению металлоемкости элемента.
Общими признаками, представленного в данном описании технического решения, и прототипа являются такие признаки, что каждый элемент жесткости стеллажной конструкции характеризуется Т-образной формой на виде спереди во фронтальной плоскости и Г-образной формой на виде сверху в горизонтальной плоскости, при этом элемент жесткости выполнен из пластины методом штамповки и он имеет два верхних плоских в сечении ответвления, простирающиеся в противоположные стороны от оси симметрии элемента, и одно нижнее Г-образное в поперечном разрезе ответвление, простирающееся под прямым утлом по отношению к верхним ответвлениям, при этом в каждом из указанных ответвлений выполнены отверстия под болты соединения элемента жесткости со стойками и полками стеллажной конструкции.
Техническим результатом представленного в данном описании элемента жесткости стеллажной конструкции является повышение его несущей способности.
Технический результат получен элементом жесткости стеллажной конструкции, характеризующимся Т-образной формой на виде спереди во фронтальной плоскости и Г-образной формой на виде сверху в горизонтальной плоскости, при этом элемент жесткости выполнен из пластины методом штамповки и имеет два верхних плоских в сечении ответвления, простирающиеся в противоположные стороны от оси симметрии элемента, и одно нижнее Г-образное в поперечном разрезе ответвление, простирающееся под прямым углом по отношению к верхним ответвлениям, и имеющее расположенные под углом друг к другу стенки с выдавками, при этом в каждом из указанных ответвлений выполнены отверстия под болты соединения элемента жесткости со стойками и полками стеллажной конструкции, при этом каждая выдавка выполнена в зоне схождения стенок нижнего Г-образного в сечении ответвления в виде округлого углубления на виде спереди на элемент жесткости, каждая выдавка простирается в противоположные стороны от ребра нижнего ответвления так, что выпуклая часть выдавки расположена между стенками нижнего ответвления, и ось симметрии выдавки расположена перпендикулярно к вертикальному ребру нижнего ответвления.
Округлая форма выдавки на виде спереди на элемент жесткости имеет форму круга с радиусом г, который находится в пределах r = 1,5-2,5 мм.
Округлая форма выдавки на виде спереди на элемент жесткости имеет форму эллипса, длина q которого расположена поперек нижнего ответвления и находится в пределах q = 3,0-5,0 мм.
Округлая форма выдавки в любом ее исполнении на виде спереди на элемент жесткости имеет ширину в поперечном направлении нижнего ответвления в пределах d = 3,0-5,0 мм.
С внутренней и наружной сторон элемента жесткости выдавки образуют вогнуто-выгнутые волнообразные поверхности в продольном разрезе ребра нижнего ответвления.
На фиг. 1 показан элемент жесткости на виде спереди во фронтальной плоскости.
На фиг. 2 - элемент жесткости на виде сверху, по стрелке А на фиг. 1. На фиг. 3-разрез Б-Б на фиг. 1.
На фиг. 4 - округлая форма выдавки, которая выполнена в угловой зоне на стенках нижнего ответвления элемента жесткости, на виде спереди.
На фиг. 5 - круглая форма выдавки.
На фиг. 6 - форма выдавки в виде эллипса.
На фиг. 7 - разрез В-В на фиг. 1.
Элемент жесткости стеллажной конструкции имеет Т-образную форму на виде спереди (фиг. 1) и Г-образную форму на виде сверху (фиг. 2). Элемент жесткости выполнен из пластины методом штамповки, вырубки и гибки. Элемент имеет два верхних плоских в сечении ответвления 1 и 2, которые простираются в противоположные стороны от оси 3 симметрии элемента. Элемент имеет одно нижнее Г-образное в сечении ответвление 4, простирающееся вниз от верхних ответвлений 1 и 2 под прямым углом по отношению по отношению к ним. Стенки ответвления 4 расположены в плоскостях ответвлений 1 и 2. В каждом из указанных ответвлений выполнены отверстия 5 под болты соединения элемента жесткости со стойками и полками стеллажной конструкции (не показаны).
Нижнее Г-образное в сечении ответвление 4 (фиг. 3) имеет стенки 6 и 7, имеющие в зоне их схождения, по меньшей мере, одну округлую выдавку 8 в виде отштампованного углубления в стенках 6 и 7, полученного при изготовлении элемента жесткости. На фиг. 1 показаны три выдавки 8, при этом число выдавок, имеющих заданные по габаритам параметры, может быть множество.
Каждая выдавка 8 простирается от ребра 9 нижнего ответвления 4 так, что она расположена между стенками 6 и 7 нижнего ответвления и ось 10 симметрии выдавки 8 (показанная на фиг. 1 точкой) расположена перпендикулярно к вертикальному ребру 9 нижнего ответвления 4.
На виде спереди на элемент жесткости каждая округлая выдавка может иметь форму круга с радиусом г, который находится в пределах r = 1,5-2,5 мм (фиг. 5). В другом исполнении выдавка может иметь форму эллипса (фиг. 6), длина q которого расположена поперек нижнего ответвления 4 и находится в пределах q = 3,0-5,0 мм. В любом из исполнений округлая форма выдавки на виде спереди на элемент жесткости имеет ширину в поперечном направлении нижнего ответвления 4 в пределах d = 3,0-5,0 мм.
Указанные числовые пределы обоснованы типоразмерами стоек 11 (фиг. 2, 3) стеллажных конструкций, внутри которых располагают элементы жесткости в процессе соединения стоек 11 с полками стеллажных конструкций (полки не показаны). Соединение стоек 11 стеллажа с полками осуществляют путем защемления отбортовок полок между стенками каждой стойки 11 и ответвлениями 1 и 2 элемента жесткости, которые притягивают друг к другу болтами 12, располагаемыми в отверстиях стойки 11 и отверстиях 5 элемента жесткости. При этом с внутренней и наружной сторон элемента жесткости выдавки образуют поверхности с углублениями в них и выступами (фиг. 7). С внутренней стороны элемента жесткости образованы выгнутые внутрь прямого угла элемента выдавки в направлении от линии гиба элемента. Выдавки повышают сопротивляемость элемента жесткости и сохраняют прямой угол стеллажа. Они также уменьшают концентрации напряжений и деформации элемента жесткости под действием разнонаправленных сил, действующих на стеллаж под нагрузкой, что повышает жесткость соединения и конструкции стеллажа в целом. В другом варианте использования элемента жесткости, в сочетании с ответными поверхностями иной стойки 13, условно показанной на фиг.7 пунктиром, выдавки 8 входят в углубления стоек 13, соединяемых элементов, воспринимают на себя частично вертикально направленные усилия среза, которые действуют на болты соединения. В результате снижения этих нагрузок появляется возможность уменьшения диаметра каждого болта соединения, диаметры отверстия элемента жесткости и отверстия стойки. Уменьшение диаметров отверстий в элементе жесткости повышает его прочность и несущую способность.
Элемент жесткости, взаимодействующий преимущественно со стенками цельнотянутых профильных элементов (стоек стеллажей), имеющих между стенками углы с технологическими отклонениями от прямых углов, компенсирует указанные отклонения, поскольку предусмотрен угол между стенками 6 и 7 элемента жесткости, выполненный больше или меньше прямого угла. За счет этого при затягивании болтов в процессе соединения стоек со стенками 6 и 7 элемента жесткости достигается предварительное напряжение стенок 6 и 7 за счет их упругости и сопротивляемости выдавок изгибу. Достигается упругий изгиб стенок 6 и 7 приблизительно в пределах нескольких долей одного градуса. Вследствие этого, в процессе длительной эксплуатации стеллажа, уменьшается возможность самоотвинчивания болтов, соединяющих стенки стоек со стенками элемента жесткости, повышается плотность прилегания стенок 6 и 7 к стенкам стоек и обеспечивается компенсация технологических погрешностей отклонения от прямого угла между стенками стоек, выполненных из цельнотянутых профилей.
Работает элемент жесткости следующим образом. Элемент жесткости, соединенный со стойкой 11 (фиг. 2) расположенными в отверстиях 5 болтами (не показаны), расположенными в отверстиях 12 стойки 11, работает вместе со стойкой 11 стеллажной конструкции и воспринимает на себя различные нагрузки. При этом ответвления 1 и 2 (фиг. 1) и стенки 6 и 7 нижнего Г-образного ответвления 4 элемента жесткости испытывают в том числе изгибающие знакопеременные нагрузки в горизонтальной плоскости, которые связаны с динамическими колебаниями стеллажной конструкции в процессе ее эксплуатации. При таких колебаниях ответвления 1 и 2, а также стенки 6 и 7 оказывают благодаря выдавкам 8 повышенное сопротивление указанным нагрузкам и в заданных пределах исключают перекосы стеллажной конструкции в горизонтальной плоскости. В процессе работы элемента жесткости выдавки 8 препятствуют сжатию и разведению в стороны стенок 6 и 7, что в результате позволяет сохранять проектное взаимное расположение стоек и полок стеллажной конструкции и препятствует ее перекосу в диагональных направлениях.
Поскольку элемент жесткости имеет повышенную несущую способность, то устойчивость стеллажной конструкции, являющейся конструкцией повышенной опасности, существенно повышается. Технический результат - повышение несущей способности элемента жесткости стеллажной конструкции - достигнут совокупностью изложенных в формуле признаков. При этом в допустимых пределах обеспечена возможность уменьшения толщины пластины заготовки, из которого методом штамповки получен элемент жесткости, что в итоге позволяет получить косвенный технический результат - уменьшение металлоемкости изделия при сохранении заданной жесткости.