СТЕРЖНЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ СБОРНОГО КАРКАСА

Полезная модель относится к конструкциям стержневых элементов, соединяемых посредством крепежных, узловых и иных деталей для образования разнообразных, в частности, пространственных каркасов и может быть использовано в самых различных областях техники: в строительстве при возведении каркасных зданий, навесов, крыш, перекрытий, и т.п.; в машиностроении, например, при производстве силовых опорных элементов; в электроэнергетике при возведении опор для линий электропередачи и т.п.; в индустрии отдыха и развлечений для изготовления сборно-разборных трибун, аттракционных установок, опор для рекламы и т.д.; на транспорте, например, для опор контактной сети, а также в других сферах деятельности, предполагающих применение каркасов с различными прочностными, габаритными и пр. характеристиками.
Известны стержневые элементы, предназначенные для образования сборных каркасов с использованием в стыках крепежных, узловых, и прочих элементов. Как правило, стержневой элемент выполняется в виде трубчатого корпуса - бруса, который для соединения с узловым или иным смежным элементом каркаса снабжен по концам такими, например, средствами, как переходные участки корпуса, переходные детали, крепежные отверстия и детали. Многообразием этих средств определяется различие стержневых элементов в известных конструктивных системах сборных каркасов. Таким, например, является стержневой элемент сборного каркаса, содержащий трубчатый корпус, на конце которого
расположено средство для соединения со сферическим узловым элементом (DE 2246478, СЗ, Е 04 В 1/58, 1973). Указанное средство выполнено, в частности, в виде пальца с наружной резьбой, соединенного сваркой с внутренней поверхностью трубчатого корпуса.
Недостатком известного стержневого элемента при его конструктивной простоте является то, что он должен быть изготовлен с достаточно большой точностью для плотного сопряжения со сферической поверхностью узлового элемента. Применение сварки для соединения пальца с трубчатым корпусом приводит к несоосности корпуса и пальца за счет температурных деформаций, из-за чего при сборке каркаса в стержнях возникают неконтролируемые изгибные напряжения.
Наиболее близким к описываемому изобретению является стержневой элемент сборного каркаса, корпус которого имеет на конце переходной конусовидный участок и переходную деталь (тело вращения) в виде втулки с отверстием, соосным корпусу. В этом оверстии размещен крепежный элемент в виде винта, головка которого размещена в полости корпуса и сопрягается своей головкой с внутренней контактной поверхностью втулки, а свободный резьбовой конец крепежной детали снабжен средством контакта с инструментом. Переходная втулка имеет колцевое углубление (канал), плотно заполненное материалом корпуса в процессе пластического деформирования переходного участка корпуса, охватывающего втулку. Таким образом осуществлено механическое соединение втулки и корпуса. (RU 2004732, Е 04 В 1/58, 1993)
Недостатком известного стержневого элемента сборного каркаса, как и других известных типов стержневых элементов для сборных каркасов является то, что он предполагает использование крепежных элементов какого-либо одного определенного вида, которые необратимо включены в конструкцию стержневого элемента. Кроме того, конструкция самого стежневого элемента и его стыков предопределена необходимостью
использования полого, т.е. трубчатого корпуса. Кроме того, для соединения известного стержневого элемента с узловым элементом каркаса этот узловой элемент должен иметь достаточно большую чашевидную полость, через которую крепежная деталь стержневого элемента может быть ввинчена в узловой элемент на всю проектную длину свинчивания.
Все это ограничивает возможности поиска оптимального конструктивного решения каркаса.
Задачей настоящей полезной модели является расширение области применения за счет создание нового типа стержневого элемента, корпус кторого, выполненный из различного вида профилей, может быть сопряжен с использованием различного вида крепежных элементов (соосных его корпусу,) со всеми наиболее распространенными видами узловых элементов пространственных каркасов, а также с линейными элементами из проката (типа балок, колонн и т.п.)при сохранении или улучшении высоких прочностных показателей, присущих наиболее близкому аналогу.
В результате решения данной задачи можно получить новые технические результаты:
- расширить номенклатуру стержневых элементов, имеющих однотипные средства сопряжения со смежными элементами каркаса и при этом наилучшим образом приспособленные для восприятия различного рода нагрузок (растягивающих, сжимающих, изгибных);
- расширить номенклатуру элементов, с которыми стержневой элемент может быть сопряжен;
- повысить разнообразие вариантов компоновки каркасов минимальной материалоемкости;
- в итоге - расширить област применения устройства.
Указанная задача решается тем, что в стержневом элементе сборного
каркаса, в частности, пространственного с узловыми элементами, имеющими резьбовые крепежные отверстия правого направления, корпус которого трубчатого или иного, например, круглого, периодического, балочного, составного тонкостенного сечения, имеющем переходные участки и/или переходные детали, снабженные соосными корпусу крепежными отверстиями и контактными поверхностями, предназначенными для сопряжения со смежными элементами каркаса, включая крепежные детали, контактные поверхности элемента, предназначенные для сопряжения с крепежными элементами каркаса, выполнены в виде резьбовых поверхностей с левым направлением резьбы, по меньшей мере, одного из этих отверстий.
Указанная задача решается, также, тем, что трубчатый корпус стержневого элемента снабжен на каждом конце переходным конусовидным участком с углом наклона образующей конуса к его оси в пределах 10°<α<30°, а переходная деталь выполнена в виде втулки с кольцевым каналом, имеющим борта, которые контактируют с переходными участками корпуса, причем втулки и корпус соединены сварными швами по торцам корпуса.
Указанная задача решается, также, тем, что корпус стержневого элемента балочного сечения снабжен переходными деталями типа муфт, причем корпус или переходные детали снабжены пазами, переходные детали соединены с корпусом сварными швами вдоль кромок пазов, а оба крепежных отверстия имеют левое направление резьбы.
Техническим результатом применения заявляемого стержневого элемента является:
- расширение номенклатуры стержневых элементов, имеющих однотипные средства сопряжения со смежными элементами каркаса и при этом наилучшим образом приспособленных для восприятия различного рода нагрузок (растягивающих, сжимающих, изгибных);
- расширение номенклатуры элементов, с которыми стержневой элемент может быть сопряжен;
- увеличение разнообразия вариантов компоновки каркасов;
- в итоге - расширение области применения стержневого элемента.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен трубчатый стержневой элемент сборного каркаса с вариантами исполнения его концов; на фиг.2 показано сопряжение переходной детали с переходным коническим участком трубчатого корпуса стержневого элемента; на фиг.3 показано сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 показан стержневой элемент, выполненный из единой трубчатой заготовки с коническими переходными участками по концам; на фиг.5 показан стержневой элемент, корпус которого выполнен из кругового или периодического профиля с вариантами прикрепления переходной детали по концам; на фиг.6 показано сечение Б-Б на фиг.5; на фиг.7 показан стержневой элемент с корпусом балочного (двутаврового) профиля с вариантами прикрепления переходной детали по концам; на фиг.8 показано сечение В-В на фиг.7.
Основными элементами конструкции являются корпус 1, переходной участок корпуса 2, переходная деталь 3, крепежное отверстие 4, сварной шов 5, борта 6 кольцевого канала переходной детали 3, сферическая или коническая шайба 7, фиксирующее кольцо 8 из эластичного материала, гладкий участок 9 крепежного отверстия 4, усиливающие детали 10, рельеф 11 опрессовки переходной муфты, узловой элемент 12 каркаса, чашевидная полость 13 узлового элемента, крепежная деталь 14 (шпилька) с правой резьбой, крепежная деталь 15 (шпилька) с правой и левой резьбой по концам.
Стержневой элемент с трубчатым корпусом 1 может иметь по концам переходные конусовидные участки 2, контактирующие с бортами 6 кольцевого канала на поверхности переходной детали 3 в виде
втулки с внутренней резьбой 4. Такое чисто механическое соединение переходной детали 3 с корпусом 1, используемое в прототипе, не вполне равнопрочно при растяжении. Оно может быть усилено сварным швом 5, соединяющим переходную деталь 3 с корпусом 1 вдоль торца последнего. При этом глубина кольцевого канала должна превышать толщину t стенки корпуса 1 в зоне его сопряжения с переходной деталью 3, а длина этой зоны I не должна превышать величину t(1+ctgα), где 10°<α<30° - угол наклона образующей в зоне I.
Несущая способность такого элемента при сжатии увеличивается с увеличением диаметра его торцевой контактной поверхности. При этом возрастают и требования к точности изготовления элемента в отношении торцевых биений. Такие требования могут быть существенно снижены при введении по торцам стержневого элемента конических или сферических шайб 7, которые могут быть снабжены средствами податливой фиксации на торце элемента в виде эластичных колец 8 из резины, металла или пластика.
Для удобства сборки трубчатый стержневой элемент может быть снабжен средствами восприятия крутящего момента от инструмента, например, гранеными участками. В крепежных отверстиях 4 могут быть выполнены гладкие участки 9 у торца элемента с диаметром по возможности близким, но не меньшим номинального диаметра резьбы крепежной детали 14.
Стержневой элемент с трубчатым корпусом 1 может быть выполнен также из единой трубчатой заготовки и сопряжен со смежными элементами каркаса без переходных деталей. В этом случае его конусовидные переходные участки 2 снабжены коаксиальными крепежными отверстиями с резьбой различного направления свинчивания, (в которые ввинчиваются крепежные элементы 14 каркаса), и контактными торцевыми поверхностями, которые сопрягаются со смежным элементом 13
каркаса непосредственно или через шайбы 7 (плоские или сферические).
Стержневой элемент с корпусом 1 кругового или периодического профиля, предназначенный для восприятия больших растягивающих усилий (более 30 тонн) включает переходные детали 3 типа муфты с внутренней крепежной резьбой различного направления свинчивания. Муфта соединена с корпусом 1 сварными швами 5 вдоль кромок продольных пазов муфты и сопрягается со смежными элементами 13 каркаса своими торцевыми контактными поверхностями непосредственно или через шайбы 7 (плоские или сферические).
Стержневой элемент с корпусом 1 балочного профиля, (сплошного или составленного из нескольких тонкостенных деталей), предназначенный для восприятия изгибающих и иных нагрузок, включает переходные детали 3 в виде муфт, которые снабжены коаксиальными крепежными отверстиями 4 с левой резьбой. Соединение муфты с корпусом 1 осуществлено сварными швами 5 вдоль кромок пазов муфты и/или корпуса 1 и может быть усилено планками, накладками и т.п. деталями 10 на сварке 5.