СОЕДИНЕНИЕ ПЛАСТИНЧАТЫХ ДЕТАЛЕЙ
CONNECTION OF PLATELIKE PARTS

Изобретение относится к набору пластинчатых элементов, которые могут быть собраны в сборный элемент, обладающим повышенной жесткостью.
Известно изобретение для разъемного соединения деталей (см. а.с. СССР №500384, М. кл. F16B 5/07, опубл. 25.01.1976 г. Бюл. №3).
Детали выполнены из эластичных материалов и содержат попарно чередующиеся зубцы, с противоположно направленными выступами и впадинами. Выступы зубцов выполнены с демонтажными желобами, а сопрягающиеся поверхности выступов и впадин расположены перпендикулярно друг к другу.
На выступах одной из соединяемых деталей образованы демонтажные желоба.
При сведении деталей, наклонные участки соответствующих зубцов обеих деталей, отгибают зубцы с возвратом к первоначальному виду после стыковки. Выступы одной детали устанавливаются во впадинах зубцов другой детали. Для рассоединения деталей в желоба вводят стержень, с воздействием на зубцы, с выводом выступов из впадин, что приводит к рассоединению деталей.
Замок предназначен для соединения кромок деталей из эластичных материалов и не может быть применен для соединения деталей из листового материала.
Известно соединение деталей встык (см. а.с. СССР №721570, М. кл. F16B 5/07, опубл. 15.03.1980 г. Бюл. №10).
Соединение состоит из деталей, снабженных окнами. Промежуточный соединительный элемент выполнен из листового металла в виде вертикальной полосы, с отогнутыми попарно в противоположные стороны упругими лопатками, с выступами на внешней стороне, имеющими клиновидную форму.
Монтаж соединения происходит путем ввода упругих лапок в окна одной из деталей, с контактом с поверхностью детали внутри упругими лапками.
В окно другой детали вводят упругие лапки, с противоположной стороны соединительного элемента.
Крепежный элемент из листового материала обладает надежностью в работе при смещении лапок и одной детали относительно другой.
Такое соединение применяется для крепления двух деталей коробчатого типа, т.е. обладающих достаточно большими габаритными размерами. Применение нескольких крепежных элементов, выполненных из листового металла, усложняется тем, что достаточно трудно получить изделие заданных размеров на всей длине.
Известен пат. СССР №366624, М. кл. F16B 5/07, опубл. 16.01.1973 г. Бюл. №7).
Патент направлен на соединение деталей сложной конструкции, например углообразной, Т-образной и других форм. Достигается такое соединение за счет наличия пазов и выступов на внешней стороне торцовых фланцев на каждом промежуточном элементе конструкции.
При соединении углообразных элементов наблюдается также подсоединение к ним плоского элемента с помощью штифта.
Выступы и пазы имеют вид ласточкина хвоста.
На боковых поверхностях стенок могут выполняться отверстия сложной формы, которые позволяют присоединить к ним другие элементы, с помощью штифтов с выступами. Например, промежуточный элемент, повернутый относительно общей оси на 90°, соединяется с первым элементом удлиненным стержнем, или штифтом с выступом в виде ласточкиного хвоста.
Такое соединение возможно применить на торцовых поверхностях, имеющих достаточную толщину, что не позволяет использовать это техническое решение для соединения плоских деталей с малой толщиной заготовки - лист.
Выполнение пазов в виде ласточкина хвоста, на торцовых поверхностях требует, чтобы фланцы имели достаточно большую толщину.
Известно а.с. СССР №619695, Кл. МПК F16B 5/07, опубл. 15.08.1978 г. Бюл. №30.
Соединение содержит деталь, в которой выполнен фигурный паз с поперечными прорезями, с образованием лапок.
Вторая деталь снабжена Т-образным выступом с фасками. Первая деталь изготовлена из упругого материала.
Соединение первой и второй детали втык происходит при входе выступа в паз, с раздвижением лапок, которые после прохождения выступа замыкают соединение. Для облегчения монтажа паз первой детали выполнен с заходными фасками.
Конструктивное оформление соединения показывает, что оно может быть применено для пластинчатых деталей имеющих достаточно большое поперечное сечение. В тоже время детали соединения обладают достаточно большой протяженностью, что требует выполнение достаточно большого количества пазов, и выступов на сопрягаемых деталях, что приводит к снижению прочности первой детали и конструкции в целом.
Соединение в сборе обладает пониженной жесткостью, т.е. имеет место изгибание одной детали относительно другой.
Известен пат. РФ №2690331, Кл. МПК F16B 5/07, опубл. 31.05.2019 г. Бюл. №16 «Соединение деталей из листового материала неравномерной толщины по способу соединения «шип-паз», предназначенное для изготовления сборных изделий из листовых материалов. Этот патент принят за прототип. Участок края одной детали выполнен в виде шипа, с возможностью вставки в паз другой, с расположением деталей перпендикулярно друг к другу.
Край паза при этом имеет не менее одного выступа клиновидной формы. Длина шипа равняется глубине паза или может быть больше. Паз выполнен сквозным, с высотой, превышающей толщину материала на величину заданного предельного отклонения толщины. Высота клиновидного выступа не превышает разницу между максимальной и минимальной возможной толщины листового материала.
Количество клиновидных выступов может быть несколько, и они выполняются с возможностью взаимодействия с плоскостью шипа ответной детали.
К недостаткам конструкции соединения можно отнести следующее:
- необходимость измерения толщины листа, с расчетом погрешности и заданием этих данных в компьютер, чтобы рассчитать высоту клиновидных выступов;
- монтаж сопрягаемых деталей происходит при жестком взаимодействии поверхности шипа с выступами.
Анализ технических решений по данному направлению показал, что известно соединение пластинчатых деталей (см. а.с. СССР №619695, Кл. МПК F16B 5/07, опубл. 15.08.1978 г. Бюл. №30).
Соединение деталь, в которой выполнен фигурный паз с поперечными прорезями, образующий лапки. На второй выполнен Т-образный выступ с фасками. Первая деталь изготовлена из упругого материала. При соединении деталей встык, выступ входит в паз, с деформацией лапок в радиальном направлении, с замыканием соединения. То есть имеет место упругое взаимодействие конструктивных элементов одной детали, с элементами другой, в виде паза.
Известен пат. РФ №2606332, «Самофиксируемые соединительные элементы для панельных конструкций и способы их изготовления», Кл. МПК F16B 5/07, опубл. 20.10.2016 г. Бюл. №29.
Способ включает соединение два лицевых листа и сердцевинную часть между ними, с образованием многослойной конструкции. В первой части панельной конструкции выполняют пазовое отверстие с самофиксируемыми концевыми частями. Во втором листе выполняют удлинение в форме выступа, имеющего гибкие самофиксирующие элементы, содержащие огибающие части для зацепления, причем между частями для зацепления и краевой стороной панельной конструкции образованы промежутки.
Взаимная фиксация гибких самофиксирующих элементов удлинения в форме выступа, с самофиксируемыми концевыми частями пазового отверстия, с возможностью получения соединения.
Выступы имеют сходящие стороны, которые вводятся в пазовое отверстие, размер которого больше размера пазового отверстия таким образом, что гибкие самофиксирующие элементы закреплены в концевых частях с образованием жесткого соединения, в форме выступа, в пазовом отверстии.
В этом изобретении реализован принцип упругого взаимодействия выступа с пазовым отверстием, выступ и пазовое отверстие имеют сходящие стороны. При сборке соединения, сохраняется технологический зазор между листами и сердцевинной частью.
Точность изготовления сопрягаемых элементов обеспечивается за счет применения станков с ЧПУ.
Технический результат, который может быть получен при реализации предполагаемого изобретения это - жесткое соединение листовых элементов, без предварительной подготовки деталей в виде шипа и паза, с учетом допуска на толщину листа заготовки, для изготовления пластинчатых деталей.
Технический результат достигается тем, что соединение пластинчатых деталей одна из которых снабжена шипом, с возможностью ввода в продольный паз другой пластинчатой детали, снабженным клиновидными выступами, которые выполнены на торцовой части продольного паза, а шип выполнен из трех элементов, разделенных пропилами, с компенсационными отверстиями, крайние элементы снабжены по крайней мере одним и более, зубцами, обращенными в противоположные стороны, с возможностью упругого контакта с клиновидными выступами на торцах продольного паза, при их вводе.
Конструкция соединения типа «шип-паз» поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - общий вид соединения двух деталей;
на фиг. 2 - конструкция детали с шипом;
на фиг. 3 - общий вид детали с пазом.
Пластинчатая деталь 1 снабжена шипом 2, состоящим из трех элементов 3, 4, 5, разделенных друг от друга пропилами 6, 7, 8 и 9. Каждый из пропилов заканчивается компенсационным отверстием 10. Крайние элементы 3 и 5 снабжены например двумя зубцами 11, но может быть и один зубец, обращенными в противоположные стороны. В пластинчатой детали 12 (см. фиг. 2) выполнен продольный паз 13, на внутренней торцевой поверхности которого выполнены клиновидные выступы 14 (см. фиг. 2), длина которого равна толщине листа заготовки, из которого выполнены детали 1 и 12.
Поперечные размеры шипа 2, больше поперечных размеров продольного паза 13 на величину допуска на изготовление. Высота клиновидных выступов 14 определяется из условия предельного отклонения допуска на выполнение продольного паза 13 пластинчатой детали 12 и шипа 2 пластинчатой детали 1.
Допуск на изготовление продольного паза 13 и шипа 2 пластинчатой детали 1 практически всегда известен, когда изготовление пластинчатых деталей 1 и 12 осуществляется на станках с ЧПУ и лазерной резкой.
Высота зубцов 11 принята больше, чем высота клиновидных выступов 14. В зависимости от толщины листа заготовки для изготовления пластинчатых деталей 1 и 12 количество зубцов 11 может быть от одного и более.
Толщина шипа 2 определяется толщиной используемого материала и не влияет на надежность соединения.
Сборка пластинчатых деталей 1 и 12 друг с другом осуществляется следующим образом.
Пластинчатая деталь 1 с шипом 2 перпендикулярно вставляется в продольный паз 13 пластинчатой детали 12. В момент соединения клиновидные выступы 14 в пазе 13 входят во взаимодействие с зубцами 11 на элементах 3 и 5 шипа 2, которые упруго деформируются к элементу 4, с уменьшением пропилов 7 и 8, с образованием жесткого соединения пластинчатых деталей 1 и 12. Заостренные выступы зубцов 11 на обоих элементах 3 и 5 шипа 2 вклиниваются в клиновидные выступы 14 пластинчатой детали 12, с соответствующим натягом. Ширина шипа 2 принимается больше ширины продольного паза 13 пластинчатой детали 12. Высота продольного паза 13 превышает толщину шипа 2 пластинчатой детали 1. При упругой деформации элементов 3 и 5 шипа 2, компенсационные отверстия 10 не позволяют передавать нагрузки на тело шипа 2 за пределами выполнения компенсационных отверстий 10.