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.
Известен металлический стеллаж по патенту РФ на полезную модель №189811 публ. 04.06.2019 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, выполнены из листового металла, каждая из которых представляет собой плоскую 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, панели, соединяющие стойки между собой, кронштейны, установленные в прорезеобразные гнезда стоек, на которые опираются элементы жесткости полок, толщина листа металла из которой выполнены полки составляет от 0,35 мм до 0,55 мм, а толщина листа металла из которых сделаны элементы жесткости имеют толщину не менее 0,6 мм, при этом с лицевой длинной стороны полки так и 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 замкнутые площади, при этом элементы жесткости выполнены в виде  формы.
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 конструкци полок стеллажа.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой конструкции металлического стеллажа и принятого в качестве прототипа является металлический стеллаж по патенту РФ на полезную модель №192291, публ. 11.09.2019 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.
Однако, и это техническое решение металлического стеллажа имеет существенные недостатки: недостаточная жесткость конструкции, ненадежность и непрочность узла крепления панелей к стойкам посредством Г-образных зацепов.
Целью технического решения по заявляемой полезной модели является снижение металлоемкости стеллажа, увеличение жесткости и надежности Г-образных зацепов панелей в узлах их крепления к вертикальным стойкам и, как следствие, повышение жесткости и надежности всей конструкции металлического стеллажа.
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 длину по вертикали L, ширину по горизонтали Н и высоту h, которая имеет размер не более 2,0 мм, причем горизонтальная часть зигового рельефа выполнена таким образом, что частично располагается и на отбортовке короткой стороны панели.
На фиг. 1 представлен металлический стеллаж в аксонометрической проекции (основные элементы); на фиг. 2 - панель; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 2; на фиг. 4 - узел 2 на фиг. 2; на фиг. 5 - узел 3 на фиг. 2; на фиг. 6 - вид сверху на кронштейны, панель и вертикальные стойки при снятой полке; на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 6; на фиг. 8 - аксонометрическая проекция угловой части панели с Г-образным зацепом, оснащенным элементом жесткости в виде зигового рельефа; на фиг. 9 - фото панели с Г-образными зацепами с внутренней стороны панели.
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, состоящим из вертикальной 10 и горизонтальной 11 частей. Отбортовки 7 оснащены вырезами 12, 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 крепления панели к вертикальным стойкам при помощи Г- образных зацепов, оснащенных "ребрами жесткости" в виде Г-образного зигового рельефа, как показала практика эксплуатации такой конструкции стеллажа, позволили существенно повысить жесткость конструкции, прочность узла крепления с помощью Г-образных зацепов, что с очевидностью следует из теории сопротивления материалов при расчете напряжений, возникающих в консольно закрепленных конструкциях при нагружении изгибающими моментами. Наибольшие напряжения изгиба и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях происходят у основания Г-образного зацепа. Они способствуют слому зацепа от расшатывающих горизонтальных и срезывающих вертикальных нагрузок. Напряжения в этом "опасном" сечении при таком нагружении расчитываются по известной формуле (1):
где:  - напряжение изгиба, возникающее в "опасном" сечении нагружаемого элемента конструкции, М - изгибающий момент, W - момент сопротивления материала.
Для усиления жесткости Г-образного зацепа именно в "опасном" сечении у его основания в полезной модели предлагается располагать горизонтальную часть Г-образного зигового рельефа частично и на отбортовке панели, Очевидно, что при одинаковой толщине листового металла Г- образного зацепа момент сопротивления фасонного поперечного сечения Г-образного зацепа с "ребром жесткости" в виде зигового рельефа больше момента сопротивления поперечного прямоугольного сечения "неусиленного" Г-образного зацепа. При этом напряжения изгиба в "усиленном " зиговым рельефом Г - образном зацепе будут меньше, что позволит применить листовой материал меньшей толщины.
В современной практике производства металлических торговых стеллажей для панелей применяют листовой металл толщиной 0,6-0,7 мм, перфорированные панели увеличенной толщины 0,8-1,0 мм. Использование инновациооных решений по предлагаемой полезной модели позволяет эффективно применять листовой металл толщиной от 0,3 мм до 0,55 мм, что существенно снижает металлоемкость, а значит и стоимость металлических стеллажей при увеличении жесткости и надежности конструкции.
Опытно-экспериментальным путем установлено, что оптимальный размер зигового рельефа составляет: h не более 2,0 мм.
Кроме того, за счет увеличения ширины зацепа в сечении зигового рельефа уменьшается зазор в гнезде стойки между боковыми стенками гнезда, зацепом в сечении зигового рельефа и зацепом кронштейна, установленного в гнезде стойки, что способствует уменьшению люфта в этом соединении, а, следовательно, увеличивает жесткость конструкции стеллажа и снижению поперечных нагрузок на Г-образные зацепы панели. Например, при ширине гнезда стойки 5 мм, толщине зацепа кронштейна 2,5 мм и высоте зигового рельефа 1,0-2,0 мм при толщине листового металла панели в 0,3 - 0,55 мм зазор Δ в этом "многослойном" соединении будет составлять:
1) Δ=5 -2,5 - 0,35 - 1=1,15 (мм); 2) Δ=5 - 2,5 - 0,45 - 2,0=0,05 (мм)
В сравнении с широко применяемыми в настоящее время панелями из листового металла толщиной 0,6 мм с неусиленными зиговым рельефом Г- образными зацепами, при которой зазор составляет:
Δ=5 -2,5 - 0,6 - 1=1,9., (мм) уменьшение зазора Δ составляет соответственно: 40 и 97%.
Использованная литература:
Н.М. Беляев «Сопротивление материалов», М. «Наука», 1976 г, стр. 225-226.