Гибкая деталь для конструктора

Полезная модель относится к изготовлению гибких деталей и может применяться в детских конструкторах из фанеры.
Известна гнутая пластина из многослойного материала, имеющая пазы в области изгиба. В качестве верхнего слоя используется шпон, под ним расположен эластичный гибкий материал и опорная пластина. Слои склеены друг с другом. Пазы выполнены в опорной пластине (по DE 202008004011, кл. В27Н 1/00, опубл.17.07.2008).
Недостатком такого решения является трудоемкость и длительность процесса, термообработка, вымачивание, стягивание, сушка, подгонка. Специфика производства пластин не подразумевает последующего изменения кривизны готовой детали.
Известен способ подготовки фанеры к сложному изгибу, который заключается в выполнении в листе параллельных друг другу сквозных пропилов. Пропилы выполнены под углом к поверхности листа (по патенту US 2980153, кл. B27D 1/08, опубл. 12.11.58).
Недостатком такого решения является чрезвычайно сложная технология, предполагающая использование горячего пара, горячей воды, системы пропилов, всевозможных химических соединений, стапелей, распоров и направляющих. В результате обработки, деталь приобретает стабильную криволинейную форму, не подразумевающую повторных изгибов.
Наиболее близким техническим решением является решение, применяемое в декоративном изделии в виде домика, выполненного из плоских заготовок, включающее днище, стенки, фронтоны с петлями фиксации, гибкой двускатной крыши с системой перфорации на поверхности и коньком с элементом фиксации на торцевой части конька крыши (по патенту RU 181081, кл. B65D 6/08, B65D 6/36, опубл. 04.07.18).
Недостатком такого решения  является недостаточная гибкость детали, а также возникающей из-за этого ломкости детали. В случае с анизотропными материалами, одинаковые детали, вырезанные под разными углами, будут иметь разную гибкость и прочность. Свойства детали оказываются нестабильными.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в придании гибкости детали относительно одной оси с обеспечением прочности за счет извилистой формы пропилов.
Указанный технический результат достигается тем, что гибкая деталь для конструктора содержит сквозные пропилы в месте сгиба, отличается тем, что пропилы имеют извилистую форму, минимум один разрыв и отсутствуют в поперечном направлении на ширину расположенных на детали ответных частей для возможности закрепления, при этом связи и траектории пропилов располагаются под углом от 20 до 45 градусов.
Кроме того, пропилы могут иметь зигзагообразную форму.
Кроме того, пропилы могут быть выполнены в виде соединенных и направленных вершинами друг к другу парных треугольников.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими чертежами
Фиг. 1 - Общий вид деталей.
Фиг. 2 - Принцип формирования участков, работающих на изгиб.
Фиг. 3 – Участок, работающий на изгиб.
Фиг. 4 - Пример применения детали.
Гибкая деталь 1, 2 (фиг.1) выполнена из листового материала, например фанеры, с зигзагообразными пропилами 3 (фиг.1), или с пропилами в виде соединенных и направленных вершинами друг к другу парных треугольников 4 (фиг.1), с участками закрепления детали 5 (фиг.1), на которых отсутствуют пропилы, при этом связи и траектории пропилов располагаются под углом от 20 до 45 градусов.
2
1
Принцип работы детали основан на механических свойствах материала. При одинаковой площади поперечного сечения, участок с большей диной будет иметь большую гибкость. Увеличение длины участка, работающего на изгиб, приводит к пропорциональному росту гибкости. На фиг.2 участок 7 с размером L в 8,5 раз длиннее участка 6 с размером L и пропорционально гибче. Сохраняя длину участка 7, уложив его в извилистую структуру как на участке 8, сохраняется гибкость участка 7в габаритах участка 6. Соединив несколько извилистых участков в одну структуру 9 (фиг. 2), мы выстраиваем дополнительные связи 10, уменьшающие деформации в поперечном направлении, уменьшающие ломкость детали.
Для анизотропных (имеющих разные механические и физические свойства в разных направлениях) материалов вроде трехслойной фанеры с перекрестным направлением волокон дерева, связи и траектории пропилов 11 (фиг. 3) лучше располагать не вдоль или поперек волокон, а под углом, оптимальными вариантами будут углы от 20 до 45 градусов. Это минимизирует влияние неоднородности материала, а работа детали становится более стабильной и предсказуемой, независимо от угла расположения детали относительно волокон фанеры. Понимая эту механику, можно проектировать различные извилистые структуры гибких деталей. Определяющими моментами будут: площадь поперечного сечения и длина участка, работающего на изгиб. На фиг.4 показан вариант применения гибкой детали для конструктора.
Таким образом, решения, используемые в полезной модели, позволяют повысить гибкость, прочность детали, удобство сборки, и увеличить количество вариантов применения, тем самым способствуют достижению технического результата.