ЭЛЕМЕНТ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ С НАКОНЕЧНИКОМ

Полезная модель относится к стержневым соединительным элементам из композиционных материалов с концевыми наконечниками, используемых в капитальном строительстве, в строительстве мостов, в дождевальных машинах и транспортном машиностроении.
Известен соединительный элемент в виде троса с наконечником, который содержит корпус и соединенную с ним обжимом и завальцовкой крепежную втулку с защемленной между ними броневой оплеткой оболочки троса. Корпус и втулка выполнены с развитым контуром сечения, их смежные поверхности образуют ручей для размещения броневой оплетки, выполненный в виде лабиринтной фигуры (Патент РФ №2586941).
Однако этот наконечник нельзя использовать для стержней из композиционных материалов, так как радиус лабиринтной фигуры недостаточен для обеспечения высокой надежности крепления.
Известен арматурный элемент из высокопрочных композиционных материалов, в частности из стеклопластика, несущий стержень выполнен цилиндрическим, а зацепы на его концах выполнены в виде конических утолщений овального сечения с последующими участками постоянного или уменьшающегося сечения. Ограничительная втулка с опорным фланцем выполнена разрезной по оси и установлена на несущем стержне с возможностью съема (Патент РФ №2142039).
Недостатком этой конструкции является использование разрезной ограничительной втулки с опорным фланцем, что возможно лишь при установке втулки внутри твердого тела.
В качестве прототипа целесообразно рассмотреть соединительный элемент - наконечник соединительный для металлического каната, устанавливаемый посредством забивки фиксатора в конец металлического каната, помещенного внутрь металлической трубки. Металлическая трубка снабжена средствами соединения и имеет продольный канал с диаметром, по меньшей мере, равным диаметру каната. В качестве средств соединения используется резьба или металлическое кольцо (Патент РФ №128629).
Недостатком этой конструкции является сложность сборки соединительного элемента на месте его использования, высокая материалоемкость.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание облегченной конструкции простого и надежного соединительного элемента с наконечником для соединения элементов между собой, с натяжительными устройствами и арматурой, который мог бы устанавливаться без применения сложного дополнительного оборудования, например, на дождевальных машинах в полевых условиях.
Поставленная задача решается за счет того, что элемент соединительный с наконечником содержит стержень из композиционного материала и наконечник в виде металлического стержня с осевым отверстием, снабженного средствами соединения. В осевом отверстии размещен конец стержня из композиционного материала с утолщением за счет внутреннего вкладыша конической формы с уменьшением диаметра в направлении от конца стержня, покрытого слоем полимерного материала с наполнителем в виде кольцевых и/или измельченных нитей из стеклянного и/или базальтового, и/или углеродного ровинга, пропитанного эпоксидной или полиэфирной смолой, заполняющим зазор между металлическим стержнем и стержнем из композиционного материала и переходящим в конусообразный уплотнительный слой полимерного материала, соединяющего смежные поверхности торца металлического стержня и стержня из композиционного материала. Вкладыш выполнен из материала с физико-механическими свойствами, равнозначными физико-механическим свойствам стержня из композиционного материала. Осевое отверстие содержит участок с максимальным и постоянным размером поперечного сечения отверстия со стороны расположения средств соединения металлического стержня, который примыкает к участку осевого отверстия с равномерным уменьшением размера поперечного сечения отверстия, переходящего в участок с минимальным постоянным размером поперечного сечения отверстия. Средства соединения выполнены в виде резьбы или в виде металлического кольца. Противоположный конец стержня из композиционного материала может быть выполнен с утолщением и снабжен наконечником.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На Фиг. 1 представлен общий вид элемента соединительного с наконечником со средствами соединения в виде резьбы.
На Фиг. 2 представлен общий вид элемента соединительного с наконечником со средствами соединения в виде кольца.
Элемент соединительный с наконечником (Фиг. 1), (Фиг. 2) содержит металлический стержень I, снабженный средствами соединения 2. В металлическом стержне 1 выполнено осевое отверстие (Фиг. 1), (Фиг. 2), в котором размещен конец стержня из композиционного материала 3, заканчивающегося утолщением 4 за счет вкладыша 5. Осевое отверстие выполнено по длине в виде трех участков:
участок 6 осевого отверстия со стороны расположения средств соединения 2 металлического стержня 1 имеет максимальные и постоянные размеры поперечного сечения отверстия, незначительно превышающие поперечные размеры утолщения 4 стержня 3, участок 7 осевого отверстия со стороны, противоположной расположению средств соединения 2 металлического стержня 1, имеет минимальные и постоянные размеры поперечного сечения отверстия, незначительно превышающие поперечные размеры постоянного сечения стержня 3, средний участок 8 осевого отверстия имеет переменное сечение с уменьшением поперечных размеров при удалении от средств соединения 2, в каждом сечении незначительно превышая размеры наружной поверхности размешенного внутри конца стержня 3 таким образом, чтобы между ними оставался зазор для размещения слоя полимерного материала 9, переходящего в конусообразный уплотнительный слой полимерного материала 10, соединяющего смежные поверхности торца металлического стержня 1 и стержня из композиционного материала 3.
Средства соединения 2 выполнены в виде резьбы на поверхности металлического стержня (Фиг. 1) или в виде металлического кольца на торце металлического стержня (Фиг. 2).
Заготовка элемента соединительного с наконечником представляет собой металлический стержень 1, имеющий осевое отверстие (Фиг. 1) (Фиг. 2). Перед размещением в этом отверстии на конец стержня 3 наматывают кольцевые нити из стеклянного и/или, базальтового, или углеродного ровинга, пропитанного предварительно эпоксидными или полиэфирными смолами, или конец стержня 3 покрывают слоем эпоксидной или полиэфирной смолы с наполнителями из рубленного стеклянного и/или базальтового и/или углеродного ровинга или порошкообразными компонентами из этих материалов. Затем конец стержня 3 помещается в осевое отверстие и производится пластическое обжатие внешней части конца металлического стержня 1 со стороны, противоположной размещению средств соединения 2. При этом происходит уплотнение кольцевых нитей ровинга, заполнение зазора, выдавливание излишка эпоксидных и полиэфирных смол с наполнителями из отверстия и образование конусообразного уплотнительного слоя 10, уменьшающего концентрацию напряжений в стержне 3. После чего производится полимеризация смол. Средства соединения 2 изготавливаются до начала соединения металлического стержня 1 и композитного стержня 3.
Таким образом, использование заявляемого соединительного элемента позволяет достичь следующий технический результат:
- упростить конструкцию, процесс изготовления и монтажа элемента соединительного с наконечником, который не требует разработки специальной аппаратуры и дополнительных капитальных затрат;
- повысить надежность соединительного элемента за счет сочетания жесткого металлического наконечника и стержня из композиционного материала, компенсирующего растяжения, это позволяет широко использовать его в промышленности, в частности, в качестве вант для подвески трубопроводов дождевальных машин;
- использование одинаковых материалов для укрепления стержня и заполнения образующихся зазоров между деталями соединительного элемента повышает несущую способность элемента и, как следствие, долговечность строительных или иных конструкций.