СТОЙКА СТЕЛЛАЖА
RACK POST

Данное изобретение относится к металлическим стеллажам, в частности к их стойкам, воспринимающим нагрузку от нагруженных настилов (полок) стеллажей. Изобретение касается формы выполнения стоек стеллажей, направленных на уменьшение металлоемкости стоек при сохранении их заданной жесткости и сопротивляемости на изгиб, сжатие и кручение. Кроме указанного назначения, изобретение может быть использовано в металлоконструкциях различного назначения, имеющих стойки, а также в металлических изделиях и их узлах в области строительства и машиностроения.
Известны промышленные образцы стоек стеллажей, каждая из которых характеризуется выполнением г-образного профиля удлиненной формы, в середине которого имеется продольное ребро жесткости, а по краям профиля имеются концевые ребра жесткости по всей длине профиля (RU 99709, 16.09.2016, 06-04. RU 94276, 16.07.2015, 25-01. RU 100576, 16.11.2016, 25-01).
Известны конструктивные элементы широкого применения - уголки, содержащие расположенные под углом друг к другу рифленые стенки на всей площади стенок уголка (Яндекс. Рифленые алюминиевые уголки. https://images.ua.prom.st/2041757705_w200_h200_ugolok-alyuminievyj-riflenyj.jpg. 01.05.2021). Данные рифленые уголки предназначены для облицовки угловых частей конструкций, например, порогов и других элементов в области строительства и машиностроения. Такие уголки не рассчитаны на их использование в вертикальном положении для восприятия вертикальных нагрузок. При этом конструкцию известных рифленых уголков невозможно применить для изготовления из них стоек стеллажей в связи с тем, что известные рифленые уголки не имеют продольных вдоль стойки ребер жесткости, воспринимающих на себя основную часть вертикально направленной нагрузки, которая действует на стойки стеллажа от груза расположенного на полках стеллажа.
Известны пуклеванные конструктивные элементы с «несквозной» перфорацией и сквозной перфорацией, которая с одной стороны стенки конструктивного элемента имеет воротничок, а с другой стороны стенка имеет углубление (Интернет. Пуклевочные, резьбонарезные работы, Mekons Copyright 2002-2021. Mekons Company). Известен конструктивный пуклеванный элемент (Интернет. Профиль угловой с пуклевкой для крепления плинтуса WA5/AL105/PAL05. ООО «Экотека»).
Из уровня техники в области производства стеллажей и их компонентов известны различные по конструкции стойки стеллажей, выполненные из уголкового профиля с углублениями в каждой стенке профиля и образованием в местах перегиба металла ребер жесткости (RU 74047 U1, 20.06.2008. RU 60326 U1, 27.012007. RU 111408 U1, 20.12.2011. RU 140452 U1, 10.05.2014. CZ 10443 U1, 22.09.2000. CZ 28786 U1, 18.11.2015. CZ 20162 U1, 04.11.2009).
В указанном патенте RU 140452 U1 раскрыта стойка стеллажа из уголкового профиля с углублением в каждой стенке, формирующим ребро жесткости, причем два ребра жесткости по концевым участкам стенок выполнены путем расположения концов стенок заподлицо с дном соответствующего углубления.
В патенте RU 74047 U1 раскрыта стеллажная стойка, выполненная в виде симметричного металлического профиля, образованного стенкой с двумя продольными перфорированными плоскими участками и между ними симметрично ориентированным вовнутрь желобом, сопряженной с двумя стенками, каждая из которых содержит два плоских продольных участка, один из которых выполнен перфорированным, а вдоль свободного края другого выполнена отбортовка. В каждой стенке между плоскими участками также выполнен ориентированный вовнутрь профиля желоб, а размеры всех желобов определяются пределами: 6t≥h>4t и 12t≥1≥8t, где h - глубина желоба, l - ширина желоба, a t- толщина стенки. Перфорация в стенке стойки выполнена в виде клиновидных пазов, расположенных вдоль плоских участков с равным шагом.
В патенте CZ 10443 U1 раскрыта стойка стеллажа, в которой между центральным ребром жесткости и периферийными ребрами жесткости в каждой стенке выполнено по два дополнительных промежуточных ребра, которые расположены вертикально на всей высоте стойки.
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является стойка стеллажа, имеющая уголковый профиль, образованный его стенками, каждая из которых имеет углубление, в контуре углубления в стенке выполнено множество отверстий, расположенных вдоль стенки, каждое углубление образует собой ребро жесткости и дно углубления, каждый концевой участок профиля имеет дополнительное ребро жесткости, которое образовано отбортовкой конца стенки, расположенной поперек к стенке, отбортовка имеет глубину h, которая меньше глубины h1 дна углубления, в месте изгиба отбортовка имеет закругленную часть с радиусом закругления, который больше толщины листа, из которого выполнена стенка, при этом стойка установлена на охватывающую ее снизу опору и соединена с опорой (RU 168437 U1. 02.02.2017 - прототип).
Общими признаками прототипа и представленного в данном описании изобретения является то, что каждое из этих технических решений раскрывают стойку стеллажа, которая содержит расположенные под прямым углом друг к другу стенки с элементами жесткости, угловое центральное ребро жесткости в зоне соединения стенок и расположенные параллельно центральному ребру периферийные ребра жесткости.
Конструкция стойки, раскрытая в прототипе, отвечает требованиям, предъявляемым к стойкам стеллажей по прочности, надежности, устойчивости и безопасности. Однако эти требования выполняются в основном путем увеличения толщины стенок стойки, что связано с увеличением металлоемкости стойки и энергоемкости на ее изготовление. Множество технологических окон и отверстий в стенках стойки ослабляют прочность стойки, для повышения которой необходимо увеличивать толщину стенок стойки.
В результате существенной технической проблемой в области производства стеллажей являются большие затраты металла и энергии на изготовление стоек стеллажей: на изгиб, штамповку листовой полосы заготовки стойки и протяжку полосы через гибочное оборудование. Причем чем больше толщина листовой полосы заготовки, тем больший требуется расход металла и электроэнергии на изготовление стойки из листовой полосы.
Используемые существующие стойки стеллажей имеют излишнюю металлоемкость, связанную с излишней толщиной стенок и ребер жесткости стойки, что связано с обеспечением безопасности стойки и повышенным запасом ее прочности. Причем уменьшение толщины листовой полосы заготовки и уменьшение толщины стенок стойки связано со снижением прочности стойки.
В соответствии с изложенной проблемой - технической решаемой задачей изобретения является снижение расхода металла и электроэнергии на изготовление стойки стеллажа из листовой полосы без снижения прочности стойки.
Техническим результатом изобретения является уменьшение металлоемкости стойки без уменьшения ее жесткости и устойчивости к нагрузкам, а также снижение энергоемкости процесса производства стоек стеллажей.
Технический результат получен стойкой стеллажа, содержащей расположенные под прямым углом друг к другу стенки с элементами жесткости, угловое центральное ребро жесткости в зоне соединения стенок и расположенные параллельно центральному ребру периферийные ребра жесткости, отличающаяся тем, что множество элементов жесткости каждой стенки стойки расположены в шахматном порядке на всей поверхности стенки между центральным и смежным с ним периферийным ребром жесткости, элементы жесткости образуют собой жесткую стенку рифленую множеством элементов жесткости, выполненных в стенке путем ее пластической деформации и расположенных поперек и вдоль стенки так, что они образуют собой в продольных и поперечных сечениях стенки волнообразную форму.
Множество элементов жесткости образуют собой выступы и выемки, дискретно расположенные по высоте и ширине каждой стенки стойки.
Каждый элемент жесткости расположен на наружной стороне стенки и простирается в наружную сторону от стенки, которая с этой стороны выполнена ребристо-выпуклой, а внутренняя сторона стенки выполнена плоской с множеством вогнутых в ней углублений.
Каждый элемент жесткости расположен на внутренней стороне стенки и простирается во внутреннюю сторону от стенки, которая с этой стороны выполнена ребристо-выпуклой, а наружная сторона стенки выполнена плоской с множеством вогнутых углублений.
Элементы жесткости расположены на внутренних и наружных сторонах каждой стенки, они простираются во внутреннюю и наружную стороны от стенки, которая с двух ее сторон выполнена ребристо-выпуклой, причем между выпуклыми частями ребер жесткости расположены плоские участки стенки и вогнутые углубления.
В поперечном сечении стенка имеет плавный переход в периферийное ребро жесткости, которое выполнено округлым, загнутыми внутрь стойки.
Угловое центральное ребро жесткости выполнено, предпочтительно, в виде округлого изгиба, плавно переходящего в стенки стойки.
Элементы жесткости каждой стенки расположены поперек и вдоль стенки параллельными рядами в шахматном порядке со смещением элементов жесткости одного ряда относительно элементов жесткости смежного с ним ряда.
Стенка стойки имеет множество элементов жесткости одной формы, предпочтительно, в виде округлых выдавок в металле стенки, при этом с обратной стороны стенки ассиметрично каждой выдавке в стенке выполнено округлое вогнутое углубление, имеющее аналогичную выдавке форму.
Для соединения стойки с балками стеллажа в стенке стойки по ее высоте выполнены средства соединения, предпочтительно, в виде проушин, расположенных во внутреннем контуре стойки.
На фиг. 1 показана стойка с рифлеными стенками, фронтальный вид на стойку.
На фиг. 2 - вид А на фиг. 1.
На фиг. 3 - поперечное сечение Б-Б стойки на фиг. 2.
На фиг. 4 - фрагмент поперечного сечения стенки стойки в увеличенном виде, рифления простираются в наружную сторону от прямолинейной плоскости стенки стойки.
На фиг. 5 - фрагмент поперечного сечения стенки стойки в увеличенном виде, рифления простираются во внутреннюю сторону от прямолинейной плоскости стенки стойки.
На фиг. 6 - фрагмент поперечного сечения стенки стойки в увеличенном виде, рифления простираются в наружную и во внутреннюю стороны от прямолинейной части стенки стойки.
На фиг. 7 - фрагмент продольного сечения стенки стойки в увеличенном виде, рифления простираются в наружную сторону от прямолинейной плоскости стенки стойки.
На фиг. 8 - фрагмент продольного сечения стенки стойки в увеличенном виде, рифления простираются во внутреннюю сторону от прямолинейной плоскости стенки стойки.
На фиг. 9 - фрагмент продольного сечения стенки стойки в увеличенном виде, рифления простираются в наружную и во внутреннюю стороны от прямолинейной части стенки стойки.
На фиг. 10 - развертка стойки - металлическая полоса заготовки стойки с рифлениями различной формы (схема).
Стойка стеллажа содержит расположенные под прямым углом друг к другу стенки 1 и 2 (фиг. 3) с элементами жесткости, угловое центральное ребро 3 жесткости в зоне соединения стенок и расположенные параллельно центральному ребру периферийные ребра 4 и 5 жесткости. Множества элементов жесткости 6 каждой стенки стойки расположены в шахматном порядке на всей поверхности стенки между центральным и смежным с ним периферийным ребром жесткости. Каждая стенка имеет кривые участки и плоские участки 7 и 8 (фиг. 4-9).
Элементы жесткости 6 образуют собой жесткую стенку стойки, рифленую множеством элементов жесткости (фиг. 1, 2), выполненных в стенке путем ее пластической деформации и расположенных рядами поперек и вдоль стенки так, что они образуют собой в продольных и поперечных сечениях стенки волнообразную форму (фиг. 3). Множество элементов жесткости 6 образуют собой выступы и выемки, дискретно расположенные с одной или с двух сторон стенки по высоте и ширине каждой стенки стойки.
В одном исполнении стойки каждый элемент жесткости 6 (фиг. 4) расположен на наружной стороне стенки 1 и простирается в наружную сторону от стенки, которая с этой стороны выполнена ребристо-выпуклой, а внутренняя сторона стенки выполнена плоской с множеством вогнутых в ней углублений 9, между которыми расположены плоские части 8 стенки.
В другом исполнении каждый элемент жесткости расположен на внутренней стороне стенки 1 (фиг. 5) и простирается во внутреннюю сторону от стенки, которая с этой стороны выполнена ребристо-выпуклой, а наружная сторона стенки выполнена плоской с множеством вогнутых углублений, между которыми расположены плоские части 7 стенки.
В третьем исполнении (фиг. 6) элементы жесткости 6 расположены на внутренних и наружных сторонах стенки, они простираются во внутреннюю и наружную стороны от стенки, которая с двух ее сторон выполнена ребристо-выпуклой, причем между выпуклыми частями ребер жесткости расположены плоские участки 7 и 8 стенки и вогнутые углубления 9.
В поперечном сечении стенка стойки (фиг. 3) имеет плавный переход в периферийное ребро 4 жесткости, которое выполнено округлым, загнутым внутрь стойки. Угловое центральное ребро 3 жесткости выполнено, предпочтительно, в виде округлого изгиба, плавно переходящего в стенки стойки.
Элементы жесткости 6 каждой стенки расположены поперек и вдоль стенки параллельными рядами в шахматном порядке со смещением элементов жесткости одного ряда относительно элементов жесткости смежного с ним ряда. Каждая стенка стойки имеет множество элементов жесткости одной формы, предпочтительно, в виде округлых выдавок в металле стенки, при этом с обратной стороны стенки ассиметрично каждой выдавке в стенке выполнено округлое вогнутое углубление 9, имеющее аналогичную выдавке форму.
Для соединения стойки с балками стеллажа в стенке стойки по ее высоте выполнены средства 10 соединения, предпочтительно, в виде проушин, расположенных во внутреннем контуре стойки.
Стойка стеллажа представляет собой удлиненный цельнотянутый элемент, имеющий в сечении форму уголка (фиг. 3), стенки 1 и 2 которого расположены под прямым углом α, в других исполнениях стойки указанный угол может располагаться в пределах α=90-120°.
Периферийные ребра жесткости 4 и 5 в поперечном сечении выполнены по радиусу Rп тела вращения. Центральное ребро жесткости 3 выполнено по радиусу Rц тела вращения, которое может быть больше или равно Rп. Периферийные ребра 4 и 5 жесткости загнуты внутрь уголка стойки.
Стойка выполнена из стальной полосы, имеющей толщину t в пределах t=0,5-3,0 мм (фиг. 3). Ширина f между центральным ребром 3 жесткости и каждым периферийным ребром жесткости находится в пределах f=20-70 мм. Каждая линия перехода между элементом жесткости 6 и стенкой стойки выполнена по радиусу r тела вращения, который зависит от толщины t стенки стойки и находится в пределах r=t(1,0-2,0). Указанные пределы значений отвечают условиям заданной сопротивляемости стойки на изгиб, сжатие и кручение. В этой связи при изготовлении стойки значения параметров t, f, α, Rц, Rп и r обеспечивают широкий ряд типоразмеров одной конструкции стойки между минимальными и максимальными значениями параметров, связанными с несущей способностью стойки.
Угол α между стенками стойки выбран из условия конфигурации стеллажа, толщина t стенок стойки и ширины f между центральным ребром 3 жесткости и каждым периферийным ребром жесткости 4 и 5 связанны с несущей способностью стойки.
Элементы жесткости 6 выполнены в стенках стойки для обеспечения регламентируемого запаса прочности стойки, позволяющего уменьшить металлоемкость стойки за счет уменьшения толщины t стенок 1 и 2 стойки. По существу стенки стойки выполнены рифлеными, образованными ребрами жесткости 6 в своем множестве. Рифления расположены на всей площади каждой стенки стойки - между центральным ребром 3 жесткости и каждым смежным с ним периферийным ребром жесткости.
Каждый элемент жесткости 6 может иметь форму локальных выдавок в металлических стенках стойки (выпуклостей), которые на фронтальной проекции стенки могут иметь формы окружности, овала, эллипса, квадрата, вытянутого прямоугольника, уголка, креста и другие формы, которые схематично показаны на фиг. 10. При этом каждая продольная ось вытянутых элементов жесткости может быть расположена параллельно продольной оси стойки, под углом к этой оси или поперек оси стойки. Каждый элемент жесткости может быть расположен по всей длине стойки и в совокупности с рядом расположенными подобными элементами усиливать стенку стойки.
Периферийные ребра 4 и 5 жесткости (фиг. 3) выполнены на конечных частях стенок 1 и 2, предпочтительно, в виде округлых по радиусу Rп загибов внутрь стойки концов стенок 1 и 2. Угловое центральное ребро 3 жесткости выполнено, предпочтительно, в виде округлого по радиусу Rц изгиба, плавно переходящего в стенки 1 и 2 стойки. При этом ребра 4, 5 и 3 жесткости могут иметь любую форму, включая гибы по упомянутым радиусам тел вращения.
Элементы жесткости 6 стенок стойки, образующие рифления, представляют собой параллельные, продольные, наклонные выпуклости на сторонах стенок, между которыми, выполнены выемки. Каждая стенка имеет, по меньшей мере, несколько поперечных элементов жесткости 6, расположенных поперек стойки и множество элементов жесткости, продольно расположенных вдоль стенки по всей ее высоте, при этом элементы жесткости расположены по отношению к поперечным элементам жесткости и друг к другу в шахматном порядке (фиг. 1).
Элементы жесткости 6 каждой стенки стойки выполнены одинаковой геометрической конфигурации, предпочтительно, в виде округлых выпуклостей, при этом между элементами жесткости 6 расположены горизонтально и вертикально ряды выемок, каждая из которых также имеет одинаковую геометрическую конфигурацию в представленном примере исполнения стойки.
В рифленых стенках 1 и 2 могут быть выполнены средства для крепления к стойке балок стеллажа (балки не показаны). Средствами для крепления могут быть проушины 10 (на фиг. 3 показана одна проушина). Проушины 10 могут быть выполнены в обеих стенках 1 и 2 стойки (вторая проушина не показана). Проушины могут быть выполнены, по меньшей мере, в одной стенке стойки. Средствами для крепления балок к стойкам могут быть также сквозные отверстия (не показаны), выполненные в стенках 1 и 2 стойки под болты соединения со стойками балок стеллажа.
Проушины и отверстия могут быть выполнены с шагом между ними по всей высоте стойки. Такие средства крепления как проушины предназначены для расположения в них зацепов балок стеллажа (зацепы не показаны). Средства соединения могут быть выполнены как в процессе изготовления стоек, так и в процессе сборки стеллажей на месте использования стеллажей. В последнем случае стойки стеллажа изготавливают без средств соединения с ними балок стеллажа.
В стойках стеллажа, изготовленных в заводских условиях без указанных выше средств соединения, на месте сборки стеллажа выполняют необходимое число средств соединения стойки с балками стеллажа в соответствии с числом полок стеллажа. В результате такой сборки исключается необходимость выполнения в стенках стойки множества отверстий по высоте стойки, которые ослабляют прочность стойки и, как правило, при эксплуатации стеллажа не используются.
Пробитые множества отверстий в стойках, которые в процессе работы стойки не используются, требуют утолщения стенок стойки для обеспечения заданной прочности, что связано с увеличением расхода металла и электроэнергии на изготовление стоек с множеством в них отверстий.
Нижний торец каждой стойки надет на подпятник 12 (фиг. 1), исключающий повреждения пола, на котором установлены стойки стеллажа, в верхней части стойки на ее верхний торец надет облицовочный элемент 13, предотвращающий контакт руки монтажника и пользователя стеллажа с кромками стенок стойки. В качестве облицовочного элемента может быть использован подпятник 12. Подпятник 12 и облицовочный элемент 13 показаны условно. В иных исполнениях стойка стеллажа может быть выполнена без подпятника и облицовочного элемента.
Предусмотрен способ изготовления стойки стеллажа, который характеризуется тем, что металлическую полосу 14 (фиг. 10) протягивают через гибочное оборудование и изготавливают из полосы в процессе ее протяжки центральное ребро 3 жесткости (фиг. 3), а также два периферийных ребра 4 и 5 жесткости.
Отличия способа заключаются в том, что сначала на заготовке - металлической полосе 14 - путем пластической деформации полосы изготавливают множество элементов жесткости 6, образующих рифления 15, расположенные на гладких дорожках 16 и 17 полосы 14. При этом дорожки 16 и 17 располагают справа и слева от оси 18 симметрии полосы 14 так, чтобы по центру полосы располагалась третья, не рифленая гладкая дорожка 19, а по краям полосы 14 располагались две гладкие дорожки 20 (на фиг. 10 показана одна дорожка 20).
Далее, после рифления полосы 14 заготовки, изготавливают центральное ребро 3 жесткости (фиг. 3) и два периферийных ребра 4 и 5 жесткости путем протяжки полосы 14 через гибочное оборудование.
Работает стойка стеллажа следующим образом. На каждую стойку стеллажа в процессе его работы действуют статические нагрузки сжатия стойки в продольном направлении вдоль продольной оси стойки от действия груза, находящегося на полках стеллажа. На каждую стойку стеллажа в процессе его работы действуют также динамические нагрузки сжатия стойки в продольном направлении вдоль продольной оси стойки от действия груза, в процессе его погрузки на полки стеллажа. При этом на каждую стойку стеллажа действуют также изгибающие нагрузки, действующие поперек стойки и нагрузки смятия стенок стойки, действующие на стойку от балок стеллажей через средства крепления балок стеллажа к стойкам. В совокупности с этими нагрузками на каждую стойку стеллажа действуют нагрузки кручения, которые могут возникать вокруг продольной оси стойки. Указанные нагрузки могут действовать на стойку одновременно и при запредельном значении суммарных нагрузок, превышающих пределы прочности и устойчивости стойки, стойка ломается и стеллаж обрушается.
Прочность и устойчивость стойки, помимо других факторов, в основном зависит от толщины t стальной полосы, из которой выполнена стойка, а также от формы выполнения стойки в ее поперечном сечении.
Если указанные нагрузки действуют на стойку, имеющей рифления и уменьшенную толщину t каждой стенки (в сравнении с толщиной стенок стандартной стойки), то указанные нагрузки в процессе работы стойки перераспределяются между стенками 1 и 2 стойки и ее продольными ребрами жесткости 3,4,5 более равномерно через элементы жесткости 6, что уменьшает концентрации напряжений на стенках и ребрах жесткости стоек. Это приводит к повышению сопротивляемости стойки указанным нагрузкам, действующим на нее в процессе работы.
Установлено что сопротивляемость рифленых стенок стойки выше сопротивляемости не рифленых (гладких) стенок стойки. В результате повышения сопротивляемости рифленых стенок 1 и 2 нагрузкам уменьшена толщина t заготовки стальной полосы, из которой изготовлена стойка, и соответственно, уменьшена металлоемкость стойки. При этом уменьшена энергоемкость процесса гибки, штамповки и протяжки заготовки, а также торцовки стойки.