КОНСТРУКЦИЯ РАЗЪЕМНОГО НЕПОДВИЖНОГО СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПОКРЫТИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области строительства, в частности к конструкциям разъемных неподвижных соединений элементов покрытий, преимущественно напольного и настенного типа.
Уровень техники
Из заявки РСТ WO 01/51732 A, опубл. 19.07.2001, [1], известны различные конструкции разъемного неподвижного соединения элементов покрытия.
Наиболее близкая конструкция к предложенной по совокупности существенных признаков и техническому результату представлена на фиг. 1, 2 и 3, на которых изображена конструкция разъемного неподвижного соединения элементов покрытия, верхние (наружные) поверхности которых расположены в одной плоскости, причем один из элементов содержит выступ, в начальной части которого снизу выполнена выемка и опорная поверхность, а концевая часть содержит в верхней части уступ и в нижней части шпунт, а другой элемент содержит паз под шпунт и являющийся продолжением нижней стенки паза выступ, концевая часть которого расположена в выемке, а в начальной части выступа сверху расположена опорная поверхность и выполнено углубление, боковая плоская поверхность уступа контактирует с плоской поверхностью стенки паза, образуя стык, расположенный перпендикулярно верхней поверхности элементов, верхние и нижние боковые плоские поверхности шпунта и паза расположены параллельно верхней поверхности элементов и находятся в контакте друг к другом, при этом находящиеся со стороны паза в контакте боковые поверхности выступа и выемки выполнены виде цилиндрических поверхностей.
Указанная конструкция разъемного неподвижного соединения элементов покрытия обеспечивает соединение замыкающего типа элементов напольного или настенного покрытий путем введения выступа одного элемента в паз другого элемента под углом от 10° до 15° (в зависимости от соотношения размеров конструктивных элементов) и поворота с одновременным прижатием элементов друг к другу в направление узла соединения до положения, при котором верхние (наружные) поверхности будут находиться в одной плоскости, а стыковые поверхности будут прижаты друг к другу.
Указанная конструкция разъемного неподвижного соединения элементов покрытия обеспечивает беззазорное стыковое соединение элементов покрытия.
Однако данная конструкция узла соединения не обеспечивает достаточно надежную фиксацию элементов соединения друг относительно друга, необходимую в процессе сборки в определенной для данного характера соединения последовательности, заключающейся в том, что соединение элементов покрытия, длина которых меньше размера покрываемой поверхности, осуществляется, начиная со второго ряда, путем предварительного соединения нескольких элементов по коротким сторонам, а затем в сборе осуществляется соединение по длинной стороне.
Это обусловлено двумя факторами. Для обеспечения надежной фиксации как минимум необходимо, чтобы касательная плоскость к поверхностям выемки и паза в точке или зоне контакта была расположена под углом самоторможения к стыковой плоскости, расположенной перпендикулярно наружной или верхней поверхности, и при этом должен быть создан внутри соединения момент сил, поджимающий опорную поверхность одного выступа к опорной поверхности другого выступа.
Если соединение по короткой стороне имеет недостаточно надежную фиксацию, то в процессе соединения по длинной стороне нескольких соединенных короткими сторонами элементов покрытия в результате динамических или механических нагрузок может нарушиться фиксация одного или нескольких элементов друг относительно друга, что приведет к нарушению расположения верхних наружных плоских поверхностей элементов в одной плоскости и воспрепятствует соединению их по длинным сторонам.
Из описания патента RU 2200809, опубл. 10.01.2000, [2], также известны различные конструкции разъемного неподвижного соединения элементов покрытия.
На фиг. 2, 3 и 4 [2] представлена конструкция разъемного неподвижного соединения элементов покрытия в виде шпунта и паза с плоскими верхними поверхностями и цилиндрическими нижними поверхностями.
Недостатком данной конструкции является то, что она имеет значительный - до 45° угол поворота, что снижает производительность при сборке, а также то, что фиксация при этом может быть обеспечена только при выполнении радиуса цилиндрической поверхности меньшим, чем расстояние от верхней плоской поверхности до нижней поверхности паза и шпунта, из-за чего без повреждения кромки на стыке и верхней поверхности одного из элементов невозможно обеспечить надежную фиксацию элементов друг относительно друга.
Теми же недостатками страдает и конструкция разъемного неподвижного соединения элементов покрытия в виде шпунта и паза с цилиндрическими верхними и нижними поверхностями, представленная на фиг. 11 [2].
На фиг. 22, 23 и 24 [2] представлена конструкция разъемного неподвижного соединения элементов покрытия, верхняя поверхность которых расположена в одной плоскости, причем один из них содержит зигзагообразный выступ, в начальной части которого снизу выполнена выемка, средняя часть содержит опорную поверхность, а концевая часть содержит уступ в верхней части и шпунт в нижней части, а другой элемент содержит паз под шпунт и являющийся продолжением нижней стенки паза Г-образный выступ, концевая часть которого расположена в выемке, в начальной и средней части Г-образного выступа сверху выполнено углубление, в конце средней части которого расположена опорная поверхность, контактирующая с опорной поверхностью зигзагообразного выступа, боковая плоская поверхность уступа контактирует с плоской поверхностью стенки паза, образуя стык, расположенный перпендикулярно верхней поверхности элементов, верхние боковые плоские поверхности шпунта и паза расположены параллельно верхней поверхности элементов и находятся в контакте друг к другом, а нижние боковые поверхности шпунта и паза также находятся в контакте друг с другом и выполнены в виде цилиндрических поверхностей, при этом находящиеся со стороны паза в контакте боковые поверхности выступа и выемки выполнены плоскими и расположены под углом к поверхности стыка.
Указанная конструкция разъемного неподвижного соединения элементов покрытия обеспечивает беззазорное стыковое соединение элементов покрытия и надежную фиксацию элементов покрытия между собой за счет замыкания в зоне опорных поверхностей, одновременно выполняющих функцию замыкающего звена путем упругой деформации Г-образного выступа опорной поверхностью зигзагообразного выступа.
Недостатком данной конструкции является сложность ее изготовления, обусловленная наличием цилиндрических поверхностей шпунта и паза.
Кроме того, в известной конструкции используется упругое геометрическое замыкание, требующее значительной упругой деформации Г-образного выступа, которая может быть обеспечена за счет уменьшения толщины выступа, что приведет к уменьшению силы упругого прижатия и, соответственно, к снижению надежности фиксации.
Раскрытие полезной модели
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании простой в изготовлении, обеспечивающей более надежную фиксацию конструкции разъемного неподвижного соединения элементов покрытия поворотного типа, а также в расширении арсенала технических средств, предназначенных для разъемного неподвижного соединения элементов покрытия.
Наиболее близким аналогом является конструкция разъемного неподвижного соединения элементов покрытия по совокупности существенных признаков и техническому результату является конструкция, представленная на фиг. 22, 23 и 24 [2].
Полезная модель содержит следующую совокупность существенных признаков: конструкция разъемного неподвижного соединения двух элементов покрытия, верхняя поверхность которых расположена в одной плоскости, причем один из них содержит зигзагообразный выступ, в начальной части которого снизу выполнена выемка, средняя часть содержит опорную поверхность, а концевая часть содержит уступ в верхней части и шпунт в нижней части, а другой элемент содержит паз под шпунт и являющийся продолжением нижней стенки паза Г-образный выступ, концевая часть которого расположена в выемке, в начальной и средней части Г-образного выступа сверху выполнено углубление, в конце средней части которого расположена опорная поверхность, контактирующая с опорной поверхностью зигзагообразного выступа, боковая плоская поверхность уступа контактирует с плоской поверхностью стенки паза, образуя стык, расположенный перпендикулярно верхней поверхности элементов, верхние боковые плоские поверхности шпунта и паза расположены параллельно верхней поверхности элементов и находятся в контакте друг к другом, а нижние боковые плоские поверхности шпунта и паза также находятся в контакте друг к другом и расположены под острым углом к верхним поверхностям элементов, при этом находящиеся со стороны паза в контакте боковые поверхности Г-образного выступа и выемки выполнены - одна в виде цилиндрической поверхности, а другая - в виде плоской поверхности, расположенной под углом к поверхности стыка, не превышающим угол самоторможения, причем угол наклона нижней плоской боковой поверхности шпунта выполнен меньше угла наклона нижней плоской боковой поверхности паза по отношению к верхним поверхностям элементов.
Общими существенными признаками полезной модели с техническим решением [2] являются: конструкция разъемного неподвижного соединения элементов покрытия, верхняя поверхность которых расположена в одной плоскости, причем один из них содержит зигзагообразный выступ, в начальной части которого снизу выполнена выемка, средняя часть содержит опорную поверхность, а концевая часть содержит уступ в верхней части и шпунт в нижней части, а другой элемент содержит паз под шпунт и являющийся продолжением нижней стенки паза Г-образный выступ, концевая часть которого расположена в выемке, в начальной и средней части Г-образного выступа сверху выполнено углубление, в конце средней части которого расположена опорная поверхность, контактирующая с опорной поверхностью зигзагообразного выступа, боковая плоская поверхность уступа контактирует с плоской поверхностью стенки паза, образуя стык, расположенный перпендикулярно верхней поверхности элементов, верхние боковые плоские поверхности шпунта и паза расположены параллельно верхней поверхности элементов и находятся в контакте друг к другом, а нижние боковые плоские поверхности шпунта и паза также находятся в контакте друг к другом выполнены в виде цилиндрических поверхностей, при этом находящиеся со стороны паза в контакте боковые поверхности выступа и выемки выполнены плоскими, расположенными под углом к поверхности стыка.
Отличительными существенными признаками полезной модели являются: нижние боковые поверхности шпунта и паза, находящиеся в контакте друг к другом выполнены плоскими и расположены под острым углом к верхним поверхностям элементов, при этом одна из находящихся со стороны паза в контакте боковых поверхностей Г-образного выступа и выемки выполнена в виде цилиндрической поверхности, а другая, выполненная плоской, под углом к поверхности стыка, не превышающим угол самоторможения, при этом угол наклона нижней плоской боковой поверхности шпунта выполнен меньше угла наклона нижней плоской боковой поверхности паза по отношению к верхним поверхностям элементов.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена конструкция узла механического соединения элементов напольного или настенного покрытий.
На фиг. 2 представлена схема (увеличенная) наложения профилей элементов узла механического соединения в зоне контакта А фиг. 1.
На фиг. 3 представлена схема (увеличенная) реального положения профилей элементов узла механического соединения фиг. 1 с эпюрами напряжений в зоне контакта А.
На фиг. 4 представлена схема (увеличенная) наложения профилей элементов узла механического соединения в зоне контакта Б фиг. 1.
На фиг. 5 представлена схема (увеличенная) реального положения профилей элементов узла механического соединения фиг. 1 с эпюрами напряжений в зоне контакта Б.
На фиг. 6 схема начального положения элементов друг относительно друга для осуществления соединения их между собой.
Осуществление полезной модели
Полезная модель может быть осуществлена в следующем конструктивном исполнении.
Конструкция разъемного неподвижного соединения двух элементов 1 и 2 покрытия содержит расположенные в одной плоскости верхние поверхности 3 и 4, которые являются также наружными, и зигзагообразный выступ 5.
Выступ 5 состоит из начальной части, в которой снизу выполнена выемка 6, средней части, содержащей опорную поверхность 7, концевой части, которая, в свою очередь, содержит имеющий боковую плоскую поверхность 8 и нижнюю плоскую поверхность 9 уступ в верхней части и шпунт 10 в нижней части. При этом нижняя поверхность 9 уступа является верхней боковой поверхностью шпунта 10. Помимо этого, шпунт 10 содержит направляющую поверхность 11 и нижнюю боковую поверхность 12.
Выемка 6 содержит поверхность 13 (фиг. 2).
Элемент 2 содержит паз 14 под шпунт, верхняя боковая плоская поверхность 15 которого является также поверхностью стенки 16 паза 14.
Плоская поверхность 17 стенки 16 паза 14 контактирует с плоской поверхностью 8, образуя стык, плоскость которого расположена перпендикулярно верхним поверхностям 3 и 4.
Нижняя боковая плоская поверхность 18 расположена под углом к верхним поверхностям 3 и 4 элементов 1 и 2.
Элемент 2 также содержит Г-образный выступ 19, являющийся продолжением нижней боковой стенки 20 паза 14.
Концевая часть выступа 19 расположена в выемке 6 выступа 5.
Сверху в начальной и средней части выступа 19 выполнено углубление 21, в конце в средней части которого расположена опорная поверхность 22 выступа 19, контактирующая с опорной поверхностью 7 выступа 5.
Верхние боковые плоские поверхности шпунта 10 и паза 14 расположены параллельно верхним поверхностям элементов 1 и 2 и находятся в контакте друг с другом. Нижние боковые плоские поверхности шпунта 10 и паза 14 также в контакте друг с другом. При этом они расположены под острым углом к верхним поверхностям 3 и 4 элементов 1 и 2.
Поверхность 13 выемки 6 и поверхность 23 выступа 19 расположены со стороны паза 14 и находятся в контакте между собой. На фиг. 2 представлена конструкция, в которой поверхность 13 выемки 6 выполнена цилиндрической, а поверхность 23 выступа 19 выполнена плоской. Однако поверхность 13 выемки 6 может быть выполнена плоской, в этом случае поверхность 23 выступа 19 должна быть цилиндрической. Независимо от того, на чем выполнена указанная плоская поверхность, она должна быть расположена под углом X к поверхности стыка, не превышающим угол самоторможения.
Угол наклона нижней плоской боковой поверхности 12 шпунта 10 выполнен меньше угла наклона нижней плоской боковой поверхности 18 паза 14 по отношению к верхним поверхностям 3 и 4 элементов 1 и 2.
На фиг. 3 представлена эпюра 24 напряжений в зоне контакта А на фиг. 1.
На фиг. 5 представлена эпюра 25 напряжений в зоне контакта Б на фиг. 1.
Представленное описание является одним из возможных примеров реализации полезной модели. В других возможных примерах реализации полезной модели не контактирующие поверхности могут иметь другую, более простую форму, возможно, без многочисленных сопряжений или заменой их на плоские фаски и поднутрения, а также с исключением ступенчатых поверхностей.
Соединение элементов 1 и 2 осуществляется из исходного положения, приведенного на фиг. 6, при котором шпунт 10 выступа 5 элемента 1 устанавливают в пазу элемента 2, располагая элемент 1 под углом к наружной плоской поверхности элемента 2. Величина угла наклона зависит от конкретных размеров элементов, выступов и паза. При толщине элементов 14 мм, глубине паза 4,5 мм, высоте шпунта 3 мм, длине выступа элемента 2, равной 12 мм, угле наклона плоской поверхности 23 к плоскости стыка 14°, превышении угла наклона плоской поверхности паза над углом наклона плоской поверхности шпунта на угол Z=2°, величина угла Y наклона элемента 1 к элементу 2 в положении, изображенном на фиг. 6, составляет 8°.
Эта величина значительно меньше, чем в приведенных аналогах, и она также имеет существенное значение для обеспечения беззазорного стыка между элементами.
Выполнение в зоне контакта А одной из контактирующих поверхностей плоской, а другой - цилиндрической, обеспечивает постоянной величину пятна контакта при перемещении элементов соединения друг относительно друга и позволяет уменьшить ширину H (фиг. 2) плоской поверхности по сравнению с [2], и за счет этого уменьшить угол Y наклона элемента 1 к элементу 2 в положении, изображенном на фиг. 6.
Чем меньше величина угла Y наклона элемента 1 к элементу 2 в исходном положении для соединения (фиг. 6), тем меньше деформируются кромки элементов 1 и 2 в процессе сборки соединения. Соответственно, чем больше угол наклона, тем больше риск повреждения указанных кромок.
За счет наличия самоторможения между плоской и цилиндрической поверхностями в зоне контакта A обеспечивается более надежная фиксация элементов 1 и 2 между собой за счет удерживающих сил трения в зоне A.
Поджим опорной поверхности 7 выступа 5 элемента 1 к опорной поверхности 22 выступа 19 элемента 2 обеспечивается за счет момента силы, создаваемого силой реакции поверхности 23 выступа 19 зоне контакта A, направленной в сторону паза 14 ниже зоны контакта боковой поверхности 8 уступа с поверхностью 17 стенки 16 паза 14, и силой реакции поверхности 17 стенки 16 паза 14 элемента 2, направленной в сторону элемента 1 параллельно верхним поверхностям 3 и 4 элементов 1 и 2.
На фиг. 3 и 5 показаны эпюры напряжений в зонах контакта А и Б. На эпюре в зоне контакта A (фиг. 3) напряжения распределяются по поверхности контакта симметрично относительно середины линии контакта. На эпюре в зоне контакта Б (фиг. 5) напряжения в зоне контакта распределяются неравномерно относительно середины линии контакта, создавая момент силы, направленный против часовой стрелки. Указанный момент силы вызван реакцией поверхности паза на ее упругую деформацию поверхностью шпунта. Этот момент силы обеспечивает дополнительный поджим опорной поверхности 7 выступа 5 элемента 1 к опорной поверхности 22 выступа 19 элемента 2, тем самым повышая надежность фиксации элементов 1 и 2 относительно друг друга.
Для сборки из исходного положения, показанного на фиг. 6, необходимо приложить усилие вдоль верхних поверхностей и надавить на элемент 1 сверху, удерживая элемент 2 в исходном положении. При достижении определенного усилия сверху вниз элемент 1 резко повернется против часовой стрелки и зафиксируется в конечном положении, показанном на фиг. 1.
Для разборки достаточно приложить к элементу 1 момент силы по часовой стрелке, удерживая элемент 2, при этом произойдет резкий разворот элемента 1 относительно элемента 2 по часовой стрелке с разъединением элементов друг относительно друга.