УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ МОНТАЖНОЙ СИСТЕМЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОФИЛЯ И МОНТАЖНАЯ СИСТЕМА, В КОТОРОЙ ИСПОЛЬЗОВАН ТАКОЙ УЗЕЛ
ASSEMBLY OF MOUNTING SYSTEM USING PROFILE AND MOUNTING SYSTEM IN WHICH SUCH ASSEMBLY IS USED

Изобретение относится к модульным монтажным системам с несущими элементами в виде полых стальных профилей коробчатого сечения, используемым в строительстве для напольных и потолочных конструкций, монтажа трубопроводов и других инженерных коммуникаций.
В настоящее время известны монтажные системы, например, представленные на сайте http://termoclip.ru/mounting-systems/, в которых монтаж различных соединительных и крепежных унифицированных элементов системы на одной из наружных поверхностей несущего элемента-профиля выполняется соединением из двух элементов типа «болт-гайка». Использование этого соединения имеет следующие недостатки, проявляющие себя как при монтаже системы, так и при ее эксплуатации.
При монтаже на профиле любого из крепежных элементов он своей монтажной поверхностью прикладывается к наружной поверхности профиля так, что отверстия под болт у них совмещаются. Затем в эти отверстия вводится болт, а к противоположной, внутренней поверхности профиля должна быть прижата гайка соосно с вводимым болтом. Наконец, вращением болта ввинчивают его в гайку, которую надо надежно удерживать от проворота. Операция введения гайки в полость профиля и удержания ее от проворота достаточно сложна и требует специальных навыков монтажника даже в том случае, когда контур поперечного сечения профиля открытого типа. В случае контура сечения закрытого типа выполнение этой операции практически невозможно; в этом случае вынуждены использовать болт неоправданно (с точки зрения надежности соединения) большой длины, чтобы пропустить его до выхода из противоположной стенки профиля и навинчивать гайку на выступающий из этой стенки конец болта. В случае же монтажа этим способом крепежных элементов на тонкостенных профилях с большими размерами сечения локальная жесткость противоположной стенки в месте ее контакта с гайкой оказывается недостаточной для восприятия требуемого усилия затяжки гайки, и под нее вынуждены подкладывать третий элемент соединения: шайбу. Неэкономность этого решения очевидна. К тому же выступающие над наружной поверхностью противоположной стенки гайка и конец болта могут помешать размещению в непосредственной близости от профиля какой-либо части функционального объекта, укрепляемого на собираемой из профилей опорной конструкции.
В процессе эксплуатации собранной опорной конструкции со стороны укрепленного функционального объекта могут действовать периодически возникающие динамические нагрузки, передающиеся в том числе и на указанные выше соединения «болт-гайка». Например, это нагрузки от пульсаций расхода (и давления) рабочей среды в укрепленном трубопроводе, от пульсаций силы тока в укрепленных кабелях. На функциональные объекты с большой и развитой поверхностью, установленные на опорной конструкции на открытом воздухе (например, на крышах зданий), действуют ветровые нагрузки с резкими колебаниями их величины, что может иногда вводить объект и опорную конструкцию в автоколебательный режим с большой частотой и малой амплитудой колебаний (типа явления флаттера). Эти нагрузки могут вызывать ослабление усилия затяжки соединения «болт-гайка» и, как следствие, к смещениям (проскальзываниям по поверхностям контакта) соединительного или крепежного элемента относительно профиля под действием знакопеременных нагрузок. Последнее может приводить к саморазвинчиванию соединения, т.к. ответные резьбовые поверхности болта и гайки выполняются с зазором между ними и саморазвинчиванию не препятствуют. В таких, особо ответственных, случаях необходимо вводить еще один, четвертый, элемент соединения, препятствующий саморазвинчиванию (например, пружинную шайбу).
Задачей, на которую направлено заявленное изобретение, является создание системы, в которой будут устранены вышеуказанные недостатки.
Указанная задача решается узлом крепления монтажной системы с применением профиля, включающим в себя стальной коробчатый профиль с толщиной стенки 2-5 мм, резьбовыдавливающий болт и прикрепляемый элемент системы. Вдоль по меньшей мере одной стенки профиля выполнены одинаковые по диаметру круглые безрезьбовые отверстия. Указанные отверстия выполнены таким образом, что при их формовании с внутренней стороны стенки профиля по периметру отверстия образуется отбортовка, при этом все указанные отверстия с отбортовкой выполнены такого диаметра, который позволяет смонтировать в них резьбовыдавливающие болты путем формования резьбы этими болтами в указанной отбортовке в процессе их монтажа, а отбортовка выполнена таким образом, что материал профиля в зоне отбортовки при формировании приобретает прочность большую, чем прочность материала основной части профиля.
Профиль имеет покрытие, повышающее твердость и шероховатость наружных его поверхностей.
Указанные круглые отверстия в стенке профиля расположены на приблизительно одинаковом расстоянии друг от друга.
Указанные круглые отверстия с отбортовкой выполнены такого диаметра, который позволяет смонтировать в них одинаковые по типоразмеру резьбовыдавливающие болты.
Длина формуемого борта указанной отбортовки составляет не менее 1,5 шага винтовой нарезки резьбовыдавливающего болта.
Дополнительно, по меньшей мере вдоль одной стенки профиля, выполнены одинаковые овальные безрезьбовые отверстия таким образом, что при их формовании с внутренней стороны стенки профиля по периметру отверстия образуется отбортовка, а отбортовка выполнена таким образом, что материал профиля в зоне отбортовки при формировании приобретает прочность, большую, чем прочность материала основной части профиля.
Монтажная система, в которой применен узел для крепления монтажной системы с применением профиля, включающий в себя стальной коробчатый профиль с толщиной стенки 2-5 мм, резьбовыдавливающий болт и прикрепляемый элемент системы. Вдоль по меньшей мере одной стенки профиля выполнены одинаковые по диаметру круглые безрезьбовые отверстия. Указанные отверстия выполнены таким образом, что при их формовании с внутренней стороны стенки профиля по периметру отверстия образуется отбортовка, при этом все указанные отверстия с отбортовкой выполнены такого диаметра, который позволяет смонтировать в них резьбовыдавливающие болты путем формования резьбы этими болтами в указанной отбортовке в процессе их монтажа, а отбортовка выполнена таким образом, что материал профиля в зоне отбортовки при формировании приобретает прочность большую, чем прочность материала основной части профиля.
Профиль имеет покрытие, повышающее твердость и шероховатость наружных его поверхностей.
Указанные круглые отверстия в стенке профиля расположены на приблизительно одинаковом расстоянии друг от друга.
Указанные круглые отверстия с отбортовкой выполнены такого диаметра, который позволяет смонтировать в них одинаковые по типоразмеру резьбовыдавливающие болты.
Длина формуемого борта указанной отбортовки составляет не менее 1,5 шага винтовой нарезки резьбовыдавливающего болта.
Дополнительно, по меньшей мере вдоль одной стенки профиля, выполнены одинаковые овальные безрезьбовые отверстия таким образом, что при их формовании с внутренней стороны стенки профиля по периметру отверстия образуется отбортовка, а отбортовка выполнена таким образом, что материал профиля в зоне отбортовки при формировании приобретает прочность большую, чем прочность материала основной части профиля.
На фиг. 1 представлены детали соединения в их позиции перед сборкой.
На фиг. 2 представлен профиль со смонтированными на нем резьбовыдавливающим болтом и присоединительным элементом.
Осуществляют изобретение следующим образом.
Совмещают отверстие монтируемого элемента 1 с отверстием в коробчатом профиле 2. Затем ввинчивают резьбовыдавливающий болт 3 в безрезьбовое отверстие с отбортовкой 4, закрепляя на коробчатом профиле 2 монтируемый элемент 1.
За счет того, что при формировании безрезьбовых отверстий, предназначенных для монтажа резьбовыдавливающих болтов 3, в коробчатом профиле 2 образуется отбортовка 4 с прочностью стенок, большей, чем прочность материала основной части профиля 2, одновременно создаются надежный элемент крепления резьбовыдавливающего болта 3 и локальные упрочнения профиля 2 по его длине.
Следует также отметить, что для формирования отбортовки 4 толщина стенки профиля 2 должна быть не менее 2 мм; в противном случае упрочнение отбортовки 4, например, сверлением конусообразным элементом, обеспечивающим формирование отверстия и отбортовки 4 разогревом за счет трения, будет недостаточным и стенка профиля будет прогибаться при эксплуатации системы, что создает высокий риск разрушения стенки профиля 2 и вырыва узла.
С увеличением толщины стенки профиля 2 прогрессивно увеличиваются деформации материала профиля в зоне отбортовки 4 и при толщинах стенки более 5-ти мм они могут достигать значений, соответствующих деформации разрушения материала, что может приводить к резкому снижению прочности материала в зоне отбортовки 4.
Кроме того, применение резьбовыдавливающего болта 3 позволяет обеспечить стопорение резьбового соединения, что уже обеспечивает прочность таких соединений выше на 20-30%, по сравнению с нарезкой резьбы, а при прочности стенок отбортовки 4, большей, чем прочность материала основной части профиля 2, дополнительно увеличивает надежность соединения.
При внедрении тела болта 3 в отверстие с существенно меньшим диаметром, чем наружный диаметр болта 3, в металле зоны отверстия и отбортовки 4 развиваются значительные пластические деформации, приводящие к упрочнению металла этих зон, что также является преимуществом. Наряду с пластическими возникают также и упругие деформации, обеспечивающие беззазорное резьбовое соединение с значительным натягом. Этот натяг, в отличие от резьбового соединения с зазором, в значительной мере препятствует самоотвинчиванию болта 4 при неконтролируемых динамических нагрузках на соединение.
Также следует отметить, что возможному смещению присоединительных элементов относительно профиля при пиковых значениях этих нагрузок препятствуют повышенные шероховатость и твердость наружной поверхности профиля 2, достигаемые за счет соответствующего поверхностного покрытия.
Необходимо отметить, что по сравнению с известным способом соединения снижается количество элементов соединения. Это снижает материалоемкость системы, значительно упрощает монтаж и обеспечивает более широкий диапазон конструкторских решений за счет отсутствия выступающих элементов крепления с противоположной стороны профиля 2.
Для повышения прочностных характеристик профиля 2, и следовательно системы, и обеспечения прогнозируемых расчетных характеристик, указанные круглые безрезьбовые отверстия с отбортовкой 4 в стенке профиля 2 следует располагать на приблизительно на одинаковом расстоянии друг от друга.
Для обеспечения универсальности системы все указанные круглые безрезьбовые отверстия с отбортовкой 4 следует выполнять такого диаметра, который позволяет смонтировать в них одинаковые по типоразмеру резьбовыдавливающие болты 3.
Для обеспечения надежности закрепления длина формуемого борта указанной отбортовки 4 может составлять не менее 1,5 шага винтовой нарезки резьбовыдавливающего болта 3.
Дополнительно, по меньшей мере вдоль одной стенки профиля 2, можно выполнить одинаковые по диаметру овальные безрезьбовые отверстия таким образом, что при их формовании с внутренней стороны стенки профиля 2 по периметру отверстия образуется отбортовка, а аналогичная отбортовке 4 круглых безрезьбовых отверстий, т.е. отбортовка таких отверстий выполнена таким образом, что материал профиля 2 в зоне отбортовки при формировании приобретает прочность большую, чем прочность материала основной части профиля 2. Такие отверстия с отбортовкой обеспечат повышение жесткости профиля на изгиб и кручение, а следовательно повысят надежность системы с применением такого профиля.