Металлический стеллаж

Полезная модель относится к выставочному, торговому оборудованию, а именно к металлическим стеллажам, и предназначена для размещения выставочных экспонатов, а также различного ассортимента товаров предприятий торговли. Стеллажи позволяют оснастить магазины различных форматов - «магазин у дома», «дискаунтер», «супермаркет». Универсальность конструкции стеллажей заключается в возможности создавать, как пристенные (односторонние), так и островные (двухсторонние) варианты стеллажей, используя одни и те же детали.
Известно множество стеллажей, детали которых: стойки, задние панели, накладные полки соединяются друг с другом различными видами креплений. В состав стеллажей входят, как правило, несколько стоек расположенных по углам стеллажа, на которых, с различными расстояниями по вертикали, закреплены одна или несколько горизонтальных накладных полок, на данных полках складируются предметы и/или насыпные товары, например, по патенту РФ №2337599 публ. 10.11.2008 Бюл. №31.
Недостатком этой конструкции является значительная металлоемкость стеллажа, что в конечном итоге, повышает его стоимость, недостаточная жесткость и надежность. Известен металлический стеллаж по патенту РФ на полезную модель №189811 опубл. 04.06.2019 г. Недостатком данной конструкции металлического стеллажа, является низкое качество точечного сварного шва при изготовлении полок стеллажа, из-за применения разных толщин свариваемого металла для обеспечения прочности и жесткости конструкции полок стеллажа.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой конструкции металлического стеллажа и принятого в качестве прототипа является металлический стеллаж по заявке на полезную модель №2019132749 (Решение о выдачи патента на полезную модель от 28.10.2019 г.), содержащий, по меньшей мере, две вертикальные стойки, выполненные из листового металла с прямоугольной горизонтальной проекцией образующей внутреннее пустотелое пространство и имеющие прорезеобразные гнезда прямоугольной формы расположенные в виде пространственной сетки на ее лицевой и задней стороне, полки, выполненные из листового металла толщиной от 0,35 мм до 0,55 мм, каждая из которых, представляет собой несущую пластину прямоугольной формы в плане с отбортовками вдоль длинной и короткой сторон имеющей элементы жесткости выполненные в виде гнутых профилей из листового металла горизонтальные концы которых приварены к внутренней горизонтальной поверхности полки, при этом, с тыльной длинной стороны полки по всей ее длине выполнен наклонный фигурный гиб с обратным обращенным вверх фигурным отгибом, переходящим на горизонтальную плоскость полки и креплением к внутренней стороне пластины контактной сваркой, образуя в поперечном сечении полки замкнутую площадь, панели, соединяющие вертикальные стойки между собой, в виде несущих пластин прямоугольной формы в плане с отбортовками вдоль длинной и короткой сторон и имеющие на отбортовках коротких сторон Г-образные зацепы, входящие в прорезеобразные гнезда вертикальных стоек, кронштейны, установленные в прорезеобразные гнезда вертикальных стоек, на которые опираются элементы жесткости полок, толщина листа металла, из которых выполнены элементы жесткости равна толщине листа металла несущей пластины полки стеллажа, толщина k листа металла, из которого выполнены панели, составляет от 0.3 мм до 0,55 мм, на Г - образных зацепах выполнен Г - образный зиговый рельеф, имеющий высоту h, величиной не более 2.0 мм, причем, горизонтальная часть зигового рельефа выполнена таким образом, что частично располагается и на отбортовке короткой стороны панели.
Однако, и это техническое решение металлического стеллажа имеет существенные недостатки: недостаточная жесткость конструкции, ненадежность и непрочность металлического стеллажа.
Целью технического решения по заявляемой полезной модели является увеличение жесткости, прочности и надежности панелей и, как следствие, повышение жесткости и надежности всей конструкции металлического стеллажа.
Указанная цель - технический результат достигается тем, что металлический стеллаж, содержащий, по меньшей мере, две вертикальные стойки, выполненные из листового металла с прямоугольной горизонтальной проекцией образующей внутреннее пустотелое пространство и имеющие прорезеобразные гнезда прямоугольной формы расположенные в виде пространственной сетки на ее лицевой и задней стороне, полки, выполненные из листового металла толщиной от 0,35 мм до 0,55 мм, каждая из которых, представляет собой несущую пластину прямоугольной формы в плане с отбортовками вдоль длинной и короткой сторон и имеющей элементы жесткости выполненные в виде гнутых профилей из листового металла, горизонтальные концы которых приварены к внутренней горизонтальной поверхности полки, при этом, с тыльной длинной стороны полки по всей ее длине выполнен наклонный фигурный гиб с обратным обращенным вверх фигурным отгибом, переходящим на горизонтальную плоскость полки и креплением к внутренней стороне пластины контактной сваркой, образуя в поперечном сечении полки замкнутую площадь, панели, соединяющие вертикальные стойки между собой, в виде несущих пластин прямоугольной формы в плане с отбортовками вдоль длинной и короткой сторон и имеющие на отбортовках коротких сторон Г-образные зацепы, входящие в прорезеобразные гнезда вертикальных стоек, кронштейны, установленные в прорезеобразные гнезда вертикальных стоек, на которые опираются элементы жесткости полок, толщина листа металла из которых выполнены элементы жесткости, равна толщине листа металла несущей пластины полки стеллажа, согласно полезной модели, толщина к листа металла, из которого выполнены панели, составляет от 0,3 мм до 0,55 мм, на Г- образных зацепах выполнен Г-образный зиговый рельеф, имеющий высоту h, величиной не более 2,0 мм, причем, горизонтальная часть зигового рельефа выполнена таким образом, что частично располагается и на отбортовке короткой стороны панели, согласно полезной модели, отбортовки панели вдоль их длинных сторон выполнены с загибом внутрь панели до плотного прилегания загиба к внутренней поверхности отбортовок.
На фиг. 1 представлен металлический стеллаж в аксонометрической проекции (основные элементы); на фиг. 2 - панель; на фиг. 3 - узел I; на фиг. 4 - узел II; на фиг. 5 - узел III; на фиг. 6 - вид сверху на кронштейны, панель и вертикальные стойки при снятой полке; на фиг. 7 - аксонометрическая проекция угловой части панели с Г-образным зацепом, оснащенным элементом жесткости в виде зигового рельефа с загибом отбортовки панели вдоль длинной стороны панели; на фиг. 8 - фото панели с Г-образными зацепами с внутренней стороны панели и с загибом отбортовки панели вдоль длинной ее стороны.
Металлический стеллаж, содержит, по меньшей мере, две вертикальные стойки 1, выполненные из листового металла с прямоугольной горизонтальной проекцией, образующей внутреннее пустотелое пространство и имеющие прорезеобразные гнезда 2 прямоугольной формы расположенные в виде пространственной сетки на ее передней и задней сторонах, полки 3, выполнены из листового металла, каждая из которых представляет собой несущую пластину прямоугольной формы в плане с отбортовками, элементами жесткости и опирающиеся на кронштейны 4, которые устанавливаются своими трехпозиционными торцевыми зацепами в прорезеобразных гнездах 2 вертикальных стоек, панели 5, соединяющие стойки 1 между собой, из листового металла толщиной от 0,3 мм до 0,55 мм в виде несущих пластин прямоугольной формы в плане с отбортовками 6 вдоль коротких сторон и 7 вдоль длинных сторон панелей и имеющие на отбортовках коротких сторон Г-образные зацепы 8, оснащенные зиговым усиливающим рельефом 9 с высотой выпуклости относительно поверхности до 2 мм, отбортовки 7 выполнены с загибами 10 вдоль длинных сторон панели и оснащены вырезами 11, в которых размещаются вертикальные стойки 1 при монтаже панелей в стеллаже.
Использование новаторских решений при конструировании и изготовлении предлагаемого металлического стеллажа, в частности, усиление узла продольных отбортовок панелей загибами позволили существенно повысить жесткость и прочность конструкции металлического стеллажа, что с очевидностью следует из теории сопротивления материалов при расчете напряжений, возникающих в конструкциях при нагружении их изгибающими моментами и продольными силами расширения-сжатия. При размещении, перемещении товаров на полках стеллажа или при форс-мажорных ситуациях возникают ситуации, когда эти товары, часто тяжеловесные, вплотную соприкасаются с панелями стеллажа и оказывают на панель давление в поперечном направлении от силы Р (фиг. 9). Наибольшие напряжения изгиба от изгибающего момента М в панели и ее элементах при этом возникают в центральной части пространственной рамы, которую представляет собой панель, что вызывает появление поперечного прогиба панели, изменение формы ее поперечного сечения и напряжений растяжения в отбортовках панели, (фиг. 10). Напряжения в этом "опасном" сечении при таком нагружении расчитываются по известной формуле (1):
где: б - напряжение изгиба, возникающее в "опасном" сечении нагруженного элемента конструкции, М - изгибающий момент в этом опасном сечении, W - момент сопротивления материала, подсчитываемый для прямоугольного сечения отбортовки панели по формуле: W=b*h*h/6, (фиг. 5). Очевидно, что применение загиба на отбортовках панели увеличивает толщину отбортовки в разы и тем самым и момент сопротивления поперечного сечения отбортовки панели. Согласно теории сопротивления материалов и вышеприведенным формулам, напряжения в отбортовках панели снизятся и их разрушительное влияние на панели существенно уменьшится, что приведет к значительному повышению жесткости, прочности панели и надежности в эксплуатации всего металлического стеллажа.
Кроме того, отбортовки панелей могут в процессе эксплуатации деформироваться и от боковых сжимающих сил N (фиг. 11), возникающих при деформации и потере устойчивости стоек стеллажа вследствие воздействия на них внешних сил, например, при нештатном перемещении стеллажа, боковых ударах, сотрясениях опорной поверхности стеллажа, иных форс-мажорных ситуациях. При этом панели и их отбортовки изменяют свою форму, изгибаются вдоль своей продольной оси, «выпучиваются» и сжимаются (фиг. 12). Это вызывает опасные напряжения сжатия в сечении отбортовок и в самой пространственной раме панели, что приводит к потере прочности, жесткости и надежности панели и всей конструкции стеллажа и даже к его разрушению. Согласно теории сопротивления материалов при таком нагружении напряжения в «опасном» сечении панели рассчитываются по формуле (2):
где N - сжимающая сила, F - площадь поперечного сечения панели.
Площадь F поперечного сечения панели при загибах отбортовок, очевидно, больше, чем площадь без загибов на величину площади поперечных сечений этих загибов.(фиг. 5) Поэтому, напряжения сжатия в поперечном сечении панелей и их отбортовок тоже уменьшатся. Как следствие, повысится жесткость и надежность панелей и всего стеллажа.
Кроме того, выполнение отбортовок панелей вдоль длинных сторон с загибами повышает и безопасность обслуживающего персонала при эксплуатации стеллажа. Острые кромки отбортовок панелей, не оснащенные загибами, могут ранить человека, а оснащенные загибами делают кромки панелей менее травмоопасными.
Применение вышепредложенных инновационных решений полезной модели позволяет существенно повысить жесткость и надежность панелей и всей конструкции металлического стеллажа.
Использованная литература:
1. Н.М. Беляев «Сопротивление материалов», М. «Наука», 1976 г, стр. 225-226.
2. М.Р. Мовнин «Сопротивление материалов», Ленинград, «Судостроение», 1972 г., стр. 69.