RU220279U1 - Угловое соединение прямоугольных в сечении трубчатых элементов - Google Patents

Abstract

Полезная модель предназначена для соединения трубчатых элементов, имеющих в сечении прямоугольную форму в металлоконструкциях различного назначения – в мебельном производстве, строительстве, машиностроении, электротехнике. Техническим результатом соединения является повышение его прочности. Угловое соединение содержит две соединенные «на ус» под углом друг к другу трубчатые части, которые выполнены из одной заготовки. Части состыкованы кромками частей и выполненными в кромках выступами и углублениями частей. Соединенные части имеют с наружной стороны закругленный угол, образованный изогнутой стенкой трубчатого элемента. В состыкованном положении частей они соединены между собой перемычкой, расположенной напротив закругленного угла соединения, ветви перемычки в сложенном положении прилегают друг к другу и расположены в полости трубчатых частей соединения. В кромке одной части соединения выполнено полукруглое углубление, в котором расположен ответный полукруглый выступ другой кромки другой части соединения, при этом стык углубления и выступа расположены по линии стыка частей соединения. Каждая часть перемычки выполнена конической, сужающейся к середине перемычки так, что перемычка в средней части имеет наименьшую площадь поперечного сечения.

Description

Полезная модель предназначена для соединения трубчатых элементов, имеющих в сечении прямоугольную форму в металлоконструкциях различного назначения - в мебельном производстве, строительстве, машиностроении, электротехнике.

Известно трубчатое соединение, содержащее закладные и соединительные элементы, снабженные отверстиями под крепежные элементы, при этом соединение образовано несущими элементами рамных конструкций, объединенных между собой фасонками с использованием сборной закладной вставки (RU 2423582 С1, 25.03.2010).

Известно соединение прямоугольных в сечении трубчатых элементов, содержащее соединенные соединителем встык трубчатые элементы, при этом соединитель прилегает одной его стороной к одним боковым стенкам трубчатых элементов и имеет на одной его стороне жестко закрепленные резьбовые втулки, расположенные в полости состыкованных трубчатых элементов, при этом в резьбовых втулках расположены резьбовые крепежные элементы, расположенные в отверстиях противоположных боковых стенок трубчатых элементов, при этом головки крепежных элементов прилегают к противоположным боковым стенкам (RU 2747631 С1, 11.05.2021).

Известен расположенный в полости двух соединенных встык круглых в сечении труб трубчатый соединитель, при этом части соединителя расположены в трубах в зоне их соединения и зафиксированы в трубах (Яндекс.https://mail.ru/search?search_source=mailru_desktop_safe&msid=l&suggest_reqid=s.05.04.2023).

Известны угловые трубчатые соединения, каждое из которых имеет по меньшей мере две соединенные между собой части (FR 2581717 А1, 14.11.1986. DE 202014101676 U1, 05.06.2014. JP 2002129600 А 05.09.2002. US 22604342 А, 22.07.1952).

В указанных выше соединениях использованы преимущественно соединители частей угловых соединений, которые усложняют конструкцию соединений.

Из публикаций известно угловое соединение прямоугольных в сечении трубчатых элементов, содержащее две соединенные «на ус» под углом друг к другу части, которые выполнены из одной заготовки и состыкованы кромками частей и выполненными в кромках выступами и углублениями частей, при этом соединенные части имеют с наружной стороны закругленный угол, образованный изогнутой стенкой трубчатого элемента (Яндекс.https://metall.world/upload/iblock/211/lazernaya-rezka-trub4.jpg. 09.04.2023). Данное соединение предусматривает вырезание из одной заготовки косых проемов в боковых стенках без вырезания угловых закруглений заготовки трубчатого элемента. При изгибе стенки заготовки в процессе стыковки частей углового соединения изгибают радиусные углы трубы, что связано с необходимостью применения дополнительной оснастки и использования для изгиба радиусных кривых дополнительной энергии. При этом для снижения энергоемкости, на нижней стенке трубы с её наружной стороны, выполняют насечки для уменьшения энергоемкости гибки нижней стенки, что снижает прочность углового соединения.

Установлено биение трубы в процессе резки стенок заготовки трубчатого элемента, в результате чего стыковка кромок заготовки после резки получается не точной, отрицательно влияющей на качество и прочность углового соединения прямоугольных в сечении трубчатых элементов.

Техническим результатом представленного в данном описании углового соединения прямоугольных в сечении трубчатых элементов является повышение прочности углового соединения.

Технический результат получен угловым соединением прямоугольных в сечении трубчатых элементов, содержащим две соединенные «на ус» под углом друг к другу трубчатые части, которые выполнены из одной заготовки, состыкованы кромками частей и выполненными в кромках выступами и углублениями частей, при этом соединенные части имеют с наружной стороны закругленный угол, образованный изогнутой стенкой трубчатого элемента, отличающееся тем, что в состыкованном положении частей они соединены между собой перемычкой, расположенной напротив закругленного угла соединения, ветви перемычки в сложенном положении прилегают друг к другу и расположены в полости трубчатых частей соединения, в одной кромке выполнено полукруглое углубление, в котором расположен ответный полукруглый выступ другой кромки по линии стыка частей соединения, при этом каждая часть перемычки выполнена конической, сужающейся к середине перемычки так, что перемычка в средней части имеет наименьшую площадь поперечного сечения.

Угловое соединение показано на изображениях фиг. 2 и фиг. 8. На других изображениях раскрыт процесс изготовления углового соединения из одной длинномерной плети трубы, а также показаны варианты реализации углового соединения.

На фиг. 1 показана в аксонометрии заготовка углового соединения, изготовленная из длинномерной плети трубы и поясняющая конструкцию углового соединения, изготовленного способом лазерной резки.

На фиг. 2 - угловое соединение, изготовленное из заготовки.

На фиг. 3 - изготовленная из плети длинномера заготовка с множеством вырезанных в ней выемок.

На фиг. 4 - изготовленный из одной заготовки прямоугольный каркас изделия.

На фиг .5 - изготовленный из одной заготовки многоугольный каркас изделия.

На фиг. 6 - изготовленный из одной заготовки арочный каркас изделия.

На фиг. 7 - угловое соединение на виде сзади (боковая стенка заготовки вырезана).

На фиг. 8 - угловое соединение в сборе, вид сбоку.

На фиг. 9 - заготовка углового соединения, вид сбоку.

На фиг. 10 - заготовка углового соединения, вид сверху.

На фиг. 11-20 положения частей заготовки в процессе изготовления углового соединения - технологическая последовательность выполняемых операций.

Угловое соединение прямоугольных в сечении трубчатых элементов содержит две соединенные «на ус» под углом друг к другу трубчатые части 15 и 16 (фиг. 2), которые выполнены из одной цельной трубчатой заготовки (фиг. 1). Части соединения состыкованы кромками 6, 7 частей и выполненными в кромках полукруглыми выступами 9 и углублениями 8 частей. Соединенные части соединения имеют с наружной стороны закругленный угол 21 (фиг. 2), образованный изогнутой нижней стенкой 14 заготовки трубчатого элемента. В состыкованном положении частей, части соединены между собой перемычкой 10, расположенной напротив закругленного угла 21 соединения. Две ветви перемычки 10 в сложенном положении прилегают друг к другу (фиг. 7) и расположены в полости трубчатых частей соединения. Каждая часть перемычки 10 выполнена конической в виде трапеции (фиг. 10), сужающейся к середине перемычки так, что перемычка в средней части имеет наименьшую площадь поперечного сечения.

В одной кромке боковой стенки 3 выполнено полукруглое углубление 8 (фиг. 9) и в этом углублении расположен ответный полукруглый выступ 9 другой кромки боковой стенки 3 по линии стыка частей соединения.

Угловое соединение выполнено из длинномерной плети (хлыста) 1 (фиг. 1) трубчатого элемента прямоугольного в сечения с радиусными закруглениями r в углах трубчатого элемента. Из плети выполнена цельная трубчатая заготовка, при этом заготовка имеет боковые стенки 2 и 3, в которых лазером вырезаны угловые выемки 4 и 5. Каждая выемка образована двумя расположенными под углом α к горизонтальной плоскости кромками 6 и 7. На левой кромке 6 вырезана лазером полукруглая выемка 8, а на правой кромке 7 вырезан полукруглый выступ 9. В верхней стенке 20 заготовки выполнена перемычка 10, и она соединяет кромки 11 и 12 верхней стенки в зоне расположения выемок 4 и 5. Перемычка 10 исключает разнонаправленные смещения стенок плети и обеспечивает стабильное положение плети в процессе вырезания из ее стенок лазером выемок 4 и 5 в боковых стенках заготовки, а также в процессе вырезания из верхней стенки 20 заготовки пазов 23 (фиг. 1 и 10). Пазы 23 заготовки, выполненные в верхней стенке заготовки, простираются вдоль плети 1.

Перемычку 10 изготавливают путем вырезания лазером в верхней стенке 20 продольно ориентированных и параллельных пазов 23. Каждая ветвь перемычки 10 сужается к середине перемычки благодаря тому, что каждая ветвь с внутренней ее стороны имеет коническую форму. Перемычка 10 в средней ее части имеет линию перегиба 17.

Между нижними углами каждой выемки 4 и 5 (фиг. 1) показано пунктирной линией 13 расстояние между точками s. Это расстояние на нижней стенке 14 не подлежит резанию лазером, между тем как угловые закругления лазером вырезают. В этой связи точки s находятся за пределами угловых закруглений r, так как эти точки смещены к центральной продольной оси заготовки так, что они находятся за пределами закруглений. Аналогичным образом расположены точки s1 на верхней стенке 20 заготовки. Упомянутая линия 13 является линией изгиба частей 15 и 16, когда эти части поворачивают в направлении друг к другу в процессе смыкания частей 15 и 16 заготовки. По линии 13 осуществляют изгиб нижней стенки 14 заготовки стыковку частей 15 и 16 и при этом получают показанное на фиг. 2 угловое соединение.

Каждая заготовка углового соединения имеет, по меньшей мере, две стыкуемые друг с другом кромками 6 и 7 части 15 и 16, что не исключает такого исполнения заготовки, которая имеет множество частей, разделенных между собой выемками 4, 5 в боковых стенках заготовки. Выполненная из плети 1 заготовка имеет торцы 18 и 19 (фиг. 2) и закругленный угол 21. После изготовления углового соединения, его части могут быть при необходимости сварены сварным швом 22 (фиг. 2, 17, 18) или короткими сварными швами.

Угловое соединение реализовано способом лазерной резки плети трубчатого элемента прямоугольного сечения, путем выполнения следующих операций в их последовательности.

Для изготовления соединения устанавливают плеть 1 трубчатого элемента (фиг. 1) в рабочем неподвижном положении нижней стенкой 14 на рабочий стол (стапель) и вырезают лазером из ее верхней стенки 20 пазы 23, которые являются частями выемок 4 и 5. В верхней стенке 20 плети трубчатого элемента вырезают два продольных паза 23 так, чтобы внешние кромки пазов были параллельны друг другу, а внутренние кромки пазов располагались под углом друг к другу и сходились к середине перемычки 10. При резании верхней стенки образуется перемычка 10, которая соединяет противоположные кромки 11 и 12 верхней стенки 20 - после вырезания в ней и боковых стенках выемок 4 и 5.

Затем поворачивают плеть вокруг ее продольной оси на угол 90°, прижимают плеть вблизи зоны резания к стапелю и фиксируют плеть во втором ее новом положении так, чтобы боковая стенка 3 плети оказалась наверху, а боковая стенка 2 плети оказалась внизу. После этого вырезают в боковой стенке 3 плети трубы боковую выемку 5.

Далее повторно поворачивают плеть трубы вокруг продольной оси на угол 180° и вырезают в противоположной боковой стенке трубы идентичную первой боковой выемке вторую боковую выемку, причем при резании боковых выемок одновременно вырезают угловые закругленные по радиусу r части трубчатого элемента.

Угловые закругленные части трубчатого элемента вырезают за пределами углового контура заготовки, который образован крайними точками s, расположенными на нижней стенке трубчатого элемента, и точками s1, расположенными на верхней стенке трубчатого элемента так, чтобы образованный между указанными точками прямоугольный контур находился внутри контура трубчатого элемента, образованного закругленными частями стенок трубчатого элемента по радиусу г.

В плети трубчатого элемента прямоугольного сечения выполняют лазером множество последовательно расположенных выемок 4, 5 (фиг. 3), затем плеть лазером торцуют по размерам на короткие или длинные заготовки угловых элементов.

Плеть 1 торцуют в плоскости f на заготовки угловых элементов, каждая из которых имеет две угловые выемки 4 и 5 и одну перемычку 10. После торцовки перемычку 10 каждой заготовки сгибают по линии 17 (фиг. 12 и 14) и по пунктирной линии 13 сгиба нижней стенки 14 трубы сгибают эту стенку трубы путем поворота частей 15 и 16 трубы в направлении друг к другу. Перемещают части 15 и 16 трубы до момента полного вхождения каждого полукруглого выступа 9 правой кромки 7 (фиг. 11) в полукруглое углубление 8 левой кромки 6. Стыкуют и прижимают части 15 и 16 заготовки друг к другу до момента плотного контакта кромок 6 и 7 и в этом согнутом под углом друг к другу положении частей 15 и 16 трубы, их известным путем фиксируют в рабочем положении (фиг. 15-20). В случае, если перемычку 10 не удаляют, то в процессе смыкания частей 15 и 16 трубы, перемычка одновременно по линии 17 ее сгиба (расположенной в тонком месте перемычки 10) изгибается и проседает вниз (фиг. 14) и ее изогнутые ветви располагаются в полости сомкнутых частей 15 и 16 трубы (фиг. 7, 16,18). После проведенных операций получают угловой элемент металлоконструкции с закругленным углом 21 (фиг. 2) и прямыми частями 15 и 16 углового элемента.

Существенно, что в нижней стенке 14, боковых стенках 2 и 3, а также в верхней стенке 20 при вырезании выемок 4 и 5 вырезают все угловые радиусные закругления по радиусу r. Заготовку, показанную на фиг. 3 торцуют по размерам, соответствующим длинам L и L1 сторон каждого в отдельности углового элемента (фиг. 2) в пределах каждой стороны от 5 см до 200 см и более.

В стенках длинномерной плети трубчатого элемента 1 по ее длине (фиг. 3) вырезают множество последовательно расположенных выемок 4, 5 под заданным углом между кромками 6 и 7 (фиг. 1). В зависимости от выбранного угла α наклона каждой кромки к горизонтальной плоскости и в зависимости от межцентровых расстояний L3 (фиг. 3) между угловыми выемками каждой боковой стенки трубы, получают форму углового элемента после стыковки частей 15 и 16.

Условно короткие угловые элементы используют в отводах металлоконструкций и соединительных узлах в местах сборки готовых металлоконструкций. Условно крупногабаритные угловые элементы, которые выполнены из длинномерной заготовки и имеют множество углов, используют для монтажа каркасных как облегченных, так и тяжелых металлоконструкций. Для усиления соединения угловых соединений тяжелых металлоконструкций сваривают части 15 и 16 сварным швом 22 (фиг. 2) или сваривают их короткими сварными швами 22, показанными на фиг.20. Формы готовых угловых конструкций, выполненных из нескольких угловых соединений, которые показаны на фиг. 4-6, используют в плоских и объемных конструкциях.

Работает угловое соединение следующим образом. В процессе работы угловое соединение воспринимает различные разрушающие нагрузки, которым оказывают сопротивление нижняя стенка 14 углового элемента, ветви перемычки 10, выступы 9 и сварной шов 22, причем выступы 9 и ветви перемычки оказывают также сопротивление усилиям взаимного смещения частей 15 и 16 относительно друг друга, что существенно повышает надежность соединения частей углового элемента.

В процессе изготовления углового элемента описанным выше способом, благодаря выполнению перемычки 10 в процессе изготовления, достигнута стабилизация положения длинномерной заготовки на стапеле путем исключения биения заготовки в процессе ее резания лазером. В результате существенно повышена точность резания заготовки, качество соединения частей углового элемента, качество готовых угловых соединений и качество различных по форме конструкций угловых соединений, изготовленных данным способом.

Указанный технический результат представленного в данном описании углового соединения прямоугольных в сечении трубчатых элементов - упрощение процесса изготовления соединения и повышение его прочности углового соединения - достигается тем, что при изготовлении углового соединения существенно упрощена операция гибки нижней стенки соединения и уменьшена энергоемкость гибки путем исключения гибки угловых закруглений заготовки. Вследствие этого повышено качество изготовления заготовки и повышена прочность соединения, причем процесс изготовления упрощен путем исключения дополнительной оснастки для формирования закругленного угла соединения, а также путем сокращения расхода энергии.

Claims (1)

1. Угловое соединение прямоугольных в сечении трубчатых элементов, содержащее две соединенные «на ус» под углом друг к другу трубчатые части, которые выполнены из одной заготовки, состыкованы кромками частей и выполненными в кромках выступами и углублениями частей, при этом соединенные части имеют с наружной стороны закругленный угол, образованный изогнутой стенкой трубчатого элемента, отличающееся тем, что в состыкованном положении частей соединения, его части соединены между собой перемычкой, расположенной напротив закругленного угла соединения, ветви перемычки в сложенном положении прилегают друг к другу и расположены в полости трубчатых частей соединения, причем в кромке одной части соединения выполнено полукруглое углубление, в котором расположен ответный полукруглый выступ кромки другой части соединения по линии стыка частей соединения, при этом каждая часть перемычки выполнена конической, сужающейся к середине перемычки так, что перемычка в средней части имеет наименьшую площадь поперечного сечения.