RU2781837C1

RU2781837C1 - Assembly of mounting system using profile and mounting system in which such assembly is used

Info

Publication number: RU2781837C1
Application number: RU2022107373A
Authority: RU
Inventors: Игорь Викторович Прохоров
Original assignee: Игорь Викторович Прохоров
Filing date: 2022-03-21
Publication date: 2022-10-18

Abstract

FIELD: modular mounting systems.

SUBSTANCE: invention relates to modular mounting systems with bearing elements in the form of hollow steel box sections used in construction for floor and ceiling structures, installation of pipelines and other utilities. The effect is achieved by the attachment of the mounting system using a profile, which includes a steel box-shaped profile with a wall thickness of 2-5 mm, a threaded bolt and an attached element of the system. Round threadless holes of the same diameter are made along at least one wall of the profile. These holes are made in such a way that when they are formed from the inner side of the profile wall along the perimeter of the hole, a flanging is formed, while all of the indicated holes with a flanging are made of such a diameter that allows mounting thread-extrusion bolts in them by forming threads with these bolts in the specified flanging during their installation, and the flanging is made in such a way that the profile material in the flanging zone during formation acquires a strength greater than the strength of the material of the main part of the profile.

EFFECT: creation of a system in which the above shortcomings will be eliminated.

7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к модульным монтажным системам с несущими элементами в виде полых стальных профилей коробчатого сечения, используемым в строительстве для напольных и потолочных конструкций, монтажа трубопроводов и других инженерных коммуникаций.The invention relates to modular mounting systems with bearing elements in the form of hollow steel box sections used in construction for floor and ceiling structures, installation of pipelines and other utilities.

В настоящее время известны монтажные системы, например, представленные на сайте http://termoclip.ru/mounting-systems/, в которых монтаж различных соединительных и крепежных унифицированных элементов системы на одной из наружных поверхностей несущего элемента-профиля выполняется соединением из двух элементов типа «болт-гайка». Использование этого соединения имеет следующие недостатки, проявляющие себя как при монтаже системы, так и при ее эксплуатации.At present, mounting systems are known, for example, presented on the site http://termoclip.ru/mounting-systems/, in which the mounting of various connecting and fastening unified elements of the system on one of the outer surfaces of the supporting element-profile is performed by a connection of two elements of the type "bolt nut". The use of this connection has the following disadvantages, which manifest themselves both during the installation of the system and during its operation.

При монтаже на профиле любого из крепежных элементов он своей монтажной поверхностью прикладывается к наружной поверхности профиля так, что отверстия под болт у них совмещаются. Затем в эти отверстия вводится болт, а к противоположной, внутренней поверхности профиля должна быть прижата гайка соосно с вводимым болтом. Наконец, вращением болта ввинчивают его в гайку, которую надо надежно удерживать от проворота. Операция введения гайки в полость профиля и удержания ее от проворота достаточно сложна и требует специальных навыков монтажника даже в том случае, когда контур поперечного сечения профиля открытого типа. В случае контура сечения закрытого типа выполнение этой операции практически невозможно; в этом случае вынуждены использовать болт неоправданно (с точки зрения надежности соединения) большой длины, чтобы пропустить его до выхода из противоположной стенки профиля и навинчивать гайку на выступающий из этой стенки конец болта. В случае же монтажа этим способом крепежных элементов на тонкостенных профилях с большими размерами сечения локальная жесткость противоположной стенки в месте ее контакта с гайкой оказывается недостаточной для восприятия требуемого усилия затяжки гайки, и под нее вынуждены подкладывать третий элемент соединения: шайбу. Неэкономность этого решения очевидна. К тому же выступающие над наружной поверхностью противоположной стенки гайка и конец болта могут помешать размещению в непосредственной близости от профиля какой-либо части функционального объекта, укрепляемого на собираемой из профилей опорной конструкции.When mounting any of the fasteners on the profile, its mounting surface is applied to the outer surface of the profile so that the bolt holes are aligned. Then a bolt is inserted into these holes, and a nut should be pressed to the opposite, inner surface of the profile coaxially with the bolt being inserted. Finally, by rotating the bolt, screw it into the nut, which must be securely held from turning. The operation of inserting a nut into the profile cavity and keeping it from turning is quite complicated and requires special skills of the installer even in the case when the contour of the cross-section of the profile is of an open type. In the case of a sectional contour of a closed type, this operation is practically impossible; in this case, they are forced to use a bolt of unreasonably long (in terms of connection reliability) in order to pass it through to the exit from the opposite wall of the profile and screw the nut onto the end of the bolt protruding from this wall. In the case of fasteners mounted by this method on thin-walled profiles with large cross-sectional dimensions, the local rigidity of the opposite wall at the point of its contact with the nut is insufficient to absorb the required tightening force of the nut, and a third connection element is forced under it: a washer. The inefficiency of this solution is obvious. In addition, the nut and the end of the bolt protruding above the outer surface of the opposite wall can prevent the placement in the immediate vicinity of the profile of any part of the functional object, which is fixed on the supporting structure assembled from the profiles.

В процессе эксплуатации собранной опорной конструкции со стороны укрепленного функционального объекта могут действовать периодически возникающие динамические нагрузки, передающиеся в том числе и на указанные выше соединения «болт-гайка». Например, это нагрузки от пульсаций расхода (и давления) рабочей среды в укрепленном трубопроводе, от пульсаций силы тока в укрепленных кабелях. На функциональные объекты с большой и развитой поверхностью, установленные на опорной конструкции на открытом воздухе (например, на крышах зданий), действуют ветровые нагрузки с резкими колебаниями их величины, что может иногда вводить объект и опорную конструкцию в автоколебательный режим с большой частотой и малой амплитудой колебаний (типа явления флаттера). Эти нагрузки могут вызывать ослабление усилия затяжки соединения «болт-гайка» и, как следствие, к смещениям (проскальзываниям по поверхностям контакта) соединительного или крепежного элемента относительно профиля под действием знакопеременных нагрузок. Последнее может приводить к саморазвинчиванию соединения, т.к. ответные резьбовые поверхности болта и гайки выполняются с зазором между ними и саморазвинчиванию не препятствуют. В таких, особо ответственных, случаях необходимо вводить еще один, четвертый, элемент соединения, препятствующий саморазвинчиванию (например, пружинную шайбу).During the operation of the assembled support structure, periodic dynamic loads may act from the side of the reinforced functional object, which are transmitted, among other things, to the above-mentioned bolt-nut connections. For example, these are loads from flow rate (and pressure) pulsations of the working medium in a reinforced pipeline, from current pulsations in reinforced cables. Functional objects with a large and developed surface, installed on a supporting structure in the open air (for example, on the roofs of buildings), are subject to wind loads with sharp fluctuations in their magnitude, which can sometimes introduce the object and the supporting structure into a self-oscillating mode with a high frequency and low amplitude fluctuations (such as the flutter phenomenon). These loads can cause a weakening of the tightening force of the “bolt-nut” connection and, as a result, to displacements (slips along the contact surfaces) of the connecting or fastening element relative to the profile under the action of alternating loads. The latter can lead to self-unscrewing of the connection, since the mating threaded surfaces of the bolt and nut are made with a gap between them and do not prevent self-unscrewing. In such particularly critical cases, it is necessary to introduce another, fourth, connection element that prevents self-unscrewing (for example, a spring washer).

Задачей, на которую направлено заявленное изобретение, является создание системы, в которой будут устранены вышеуказанные недостатки.The task to which the claimed invention is directed is to create a system in which the above disadvantages will be eliminated.

Указанная задача решается узлом крепления монтажной системы с применением профиля, включающим в себя стальной коробчатый профиль с толщиной стенки 2-5 мм, резьбовыдавливающий болт и прикрепляемый элемент системы. Вдоль по меньшей мере одной стенки профиля выполнены одинаковые по диаметру круглые безрезьбовые отверстия. Указанные отверстия выполнены таким образом, что при их формовании с внутренней стороны стенки профиля по периметру отверстия образуется отбортовка, при этом все указанные отверстия с отбортовкой выполнены такого диаметра, который позволяет смонтировать в них резьбовыдавливающие болты путем формования резьбы этими болтами в указанной отбортовке в процессе их монтажа, а отбортовка выполнена таким образом, что материал профиля в зоне отбортовки при формировании приобретает прочность большую, чем прочность материала основной части профиля.This problem is solved by the attachment of the mounting system using a profile, which includes a steel box-shaped profile with a wall thickness of 2-5 mm, a threaded bolt and an attached element of the system. Round threadless holes of the same diameter are made along at least one wall of the profile. These holes are made in such a way that when they are formed from the inner side of the profile wall along the perimeter of the hole, a flanging is formed, while all of the indicated holes with a flanging are made of such a diameter that allows mounting thread-extrusion bolts in them by forming threads with these bolts in the specified flanging during their installation, and the flanging is made in such a way that the profile material in the flanging zone during formation acquires a strength greater than the strength of the material of the main part of the profile.

Профиль имеет покрытие, повышающее твердость и шероховатость наружных его поверхностей.The profile has a coating that increases the hardness and roughness of its outer surfaces.

Указанные круглые отверстия в стенке профиля расположены на приблизительно одинаковом расстоянии друг от друга.These round holes in the profile wall are located at approximately the same distance from each other.

Указанные круглые отверстия с отбортовкой выполнены такого диаметра, который позволяет смонтировать в них одинаковые по типоразмеру резьбовыдавливающие болты.Said round holes with flanging are made of such a diameter that allows mounting in them thread-extrusioning bolts of the same size.

Длина формуемого борта указанной отбортовки составляет не менее 1,5 шага винтовой нарезки резьбовыдавливающего болта.The length of the molded side of the specified flanging is at least 1.5 steps of the screw thread of the threaded bolt.

Дополнительно, по меньшей мере вдоль одной стенки профиля, выполнены одинаковые овальные безрезьбовые отверстия таким образом, что при их формовании с внутренней стороны стенки профиля по периметру отверстия образуется отбортовка, а отбортовка выполнена таким образом, что материал профиля в зоне отбортовки при формировании приобретает прочность, большую, чем прочность материала основной части профиля.Additionally, at least along one wall of the profile, identical oval threadless holes are made in such a way that when they are formed, a flanging is formed on the inner side of the profile wall along the perimeter of the hole, and the flanging is made in such a way that the profile material in the flanging zone acquires strength during formation, greater than the strength of the material of the main part of the profile.

Монтажная система, в которой применен узел для крепления монтажной системы с применением профиля, включающий в себя стальной коробчатый профиль с толщиной стенки 2-5 мм, резьбовыдавливающий болт и прикрепляемый элемент системы. Вдоль по меньшей мере одной стенки профиля выполнены одинаковые по диаметру круглые безрезьбовые отверстия. Указанные отверстия выполнены таким образом, что при их формовании с внутренней стороны стенки профиля по периметру отверстия образуется отбортовка, при этом все указанные отверстия с отбортовкой выполнены такого диаметра, который позволяет смонтировать в них резьбовыдавливающие болты путем формования резьбы этими болтами в указанной отбортовке в процессе их монтажа, а отбортовка выполнена таким образом, что материал профиля в зоне отбортовки при формировании приобретает прочность большую, чем прочность материала основной части профиля.Mounting system, in which a node for fastening the mounting system using a profile is used, including a steel box profile with a wall thickness of 2-5 mm, a threaded bolt and an attached element of the system. Round threadless holes of the same diameter are made along at least one wall of the profile. These holes are made in such a way that when they are formed from the inner side of the profile wall along the perimeter of the hole, a flanging is formed, while all of the indicated holes with a flanging are made of such a diameter that allows mounting thread-extrusion bolts in them by forming threads with these bolts in the specified flanging during their installation, and the flanging is made in such a way that the profile material in the flanging zone during formation acquires a strength greater than the strength of the material of the main part of the profile.

Дополнительно, по меньшей мере вдоль одной стенки профиля, выполнены одинаковые овальные безрезьбовые отверстия таким образом, что при их формовании с внутренней стороны стенки профиля по периметру отверстия образуется отбортовка, а отбортовка выполнена таким образом, что материал профиля в зоне отбортовки при формировании приобретает прочность большую, чем прочность материала основной части профиля.Additionally, at least along one wall of the profile, identical oval threadless holes are made in such a way that when they are molded, a flanging is formed along the perimeter of the hole on the inner side of the profile wall, and the flanging is made in such a way that the profile material in the flanging zone acquires greater strength during formation. than the strength of the material of the main part of the profile.

На фиг. 1 представлены детали соединения в их позиции перед сборкой.In FIG. 1 shows the connection parts in their position before assembly.

На фиг. 2 представлен профиль со смонтированными на нем резьбовыдавливающим болтом и присоединительным элементом.In FIG. 2 shows a profile with a threaded-out bolt and a connecting element mounted on it.

Осуществляют изобретение следующим образом.Carry out the invention as follows.

Совмещают отверстие монтируемого элемента 1 с отверстием в коробчатом профиле 2. Затем ввинчивают резьбовыдавливающий болт 3 в безрезьбовое отверстие с отбортовкой 4, закрепляя на коробчатом профиле 2 монтируемый элемент 1.The hole of the mounted element 1 is aligned with the hole in the box profile 2. Then the threaded bolt 3 is screwed into the threadless hole with the flare 4, fixing the mounted element 1 on the box profile 2.

За счет того, что при формировании безрезьбовых отверстий, предназначенных для монтажа резьбовыдавливающих болтов 3, в коробчатом профиле 2 образуется отбортовка 4 с прочностью стенок, большей, чем прочность материала основной части профиля 2, одновременно создаются надежный элемент крепления резьбовыдавливающего болта 3 и локальные упрочнения профиля 2 по его длине.Due to the fact that during the formation of threadless holes intended for the installation of thread-extruding bolts 3, a flanging 4 is formed in the box-shaped profile 2 with a wall strength greater than the strength of the material of the main part of the profile 2, a reliable fastening element of the thread-extruding bolt 3 and local hardening of the profile are simultaneously created 2 along its length.

Следует также отметить, что для формирования отбортовки 4 толщина стенки профиля 2 должна быть не менее 2 мм; в противном случае упрочнение отбортовки 4, например, сверлением конусообразным элементом, обеспечивающим формирование отверстия и отбортовки 4 разогревом за счет трения, будет недостаточным и стенка профиля будет прогибаться при эксплуатации системы, что создает высокий риск разрушения стенки профиля 2 и вырыва узла.It should also be noted that for the formation of the flanging 4, the wall thickness of the profile 2 must be at least 2 mm; otherwise, strengthening the flanging 4, for example, by drilling with a cone-shaped element that provides the formation of a hole and flanging 4 by heating due to friction, will be insufficient and the profile wall will sag during operation of the system, which creates a high risk of destruction of the profile wall 2 and tearing of the assembly.

С увеличением толщины стенки профиля 2 прогрессивно увеличиваются деформации материала профиля в зоне отбортовки 4 и при толщинах стенки более 5-ти мм они могут достигать значений, соответствующих деформации разрушения материала, что может приводить к резкому снижению прочности материала в зоне отбортовки 4.With an increase in the wall thickness of the profile 2, the deformations of the profile material in the flanging zone 4 progressively increase, and with wall thicknesses of more than 5 mm, they can reach values corresponding to the fracture strain of the material, which can lead to a sharp decrease in the strength of the material in the flanging zone 4.

Кроме того, применение резьбовыдавливающего болта 3 позволяет обеспечить стопорение резьбового соединения, что уже обеспечивает прочность таких соединений выше на 20-30%, по сравнению с нарезкой резьбы, а при прочности стенок отбортовки 4, большей, чем прочность материала основной части профиля 2, дополнительно увеличивает надежность соединения.In addition, the use of a threaded bolt 3 makes it possible to lock the threaded connection, which already provides the strength of such connections by 20-30% higher compared to threading, and with the strength of the walls of the flanging 4 greater than the strength of the material of the main part of the profile 2, additionally increases the reliability of the connection.

При внедрении тела болта 3 в отверстие с существенно меньшим диаметром, чем наружный диаметр болта 3, в металле зоны отверстия и отбортовки 4 развиваются значительные пластические деформации, приводящие к упрочнению металла этих зон, что также является преимуществом. Наряду с пластическими возникают также и упругие деформации, обеспечивающие беззазорное резьбовое соединение с значительным натягом. Этот натяг, в отличие от резьбового соединения с зазором, в значительной мере препятствует самоотвинчиванию болта 4 при неконтролируемых динамических нагрузках на соединение.When the bolt body 3 is introduced into a hole with a significantly smaller diameter than the outer diameter of the bolt 3, significant plastic deformations develop in the metal of the hole zone and flange 4, leading to the strengthening of the metal of these zones, which is also an advantage. Along with plastic deformations, elastic deformations also occur, providing a backlash-free threaded connection with a significant interference. This tension, in contrast to a threaded connection with a gap, largely prevents the self-unscrewing of the bolt 4 under uncontrolled dynamic loads on the connection.

Также следует отметить, что возможному смещению присоединительных элементов относительно профиля при пиковых значениях этих нагрузок препятствуют повышенные шероховатость и твердость наружной поверхности профиля 2, достигаемые за счет соответствующего поверхностного покрытия.It should also be noted that the possible displacement of the connecting elements relative to the profile at the peak values of these loads is prevented by the increased roughness and hardness of the outer surface of the profile 2, achieved through an appropriate surface coating.

Необходимо отметить, что по сравнению с известным способом соединения снижается количество элементов соединения. Это снижает материалоемкость системы, значительно упрощает монтаж и обеспечивает более широкий диапазон конструкторских решений за счет отсутствия выступающих элементов крепления с противоположной стороны профиля 2.It should be noted that, compared with the known connection method, the number of connection elements is reduced. This reduces the material consumption of the system, greatly simplifies installation and provides a wider range of design solutions due to the absence of protruding fastening elements on the opposite side of profile 2.

Для повышения прочностных характеристик профиля 2, и следовательно системы, и обеспечения прогнозируемых расчетных характеристик, указанные круглые безрезьбовые отверстия с отбортовкой 4 в стенке профиля 2 следует располагать на приблизительно на одинаковом расстоянии друг от друга.To improve the strength characteristics of the profile 2, and hence the system, and to ensure predictable design characteristics, these round threadless holes with flanging 4 in the wall of the profile 2 should be located at approximately the same distance from each other.

Для обеспечения универсальности системы все указанные круглые безрезьбовые отверстия с отбортовкой 4 следует выполнять такого диаметра, который позволяет смонтировать в них одинаковые по типоразмеру резьбовыдавливающие болты 3.To ensure the versatility of the system, all the indicated round threadless holes with flaring 4 should be made of such a diameter that allows mounting thread-driving bolts of the same size 3 in them.

Для обеспечения надежности закрепления длина формуемого борта указанной отбортовки 4 может составлять не менее 1,5 шага винтовой нарезки резьбовыдавливающего болта 3.To ensure the reliability of fastening, the length of the molded side of the specified flanging 4 can be at least 1.5 steps of the screw thread of the threaded bolt 3.

Дополнительно, по меньшей мере вдоль одной стенки профиля 2, можно выполнить одинаковые по диаметру овальные безрезьбовые отверстия таким образом, что при их формовании с внутренней стороны стенки профиля 2 по периметру отверстия образуется отбортовка, а аналогичная отбортовке 4 круглых безрезьбовых отверстий, т.е. отбортовка таких отверстий выполнена таким образом, что материал профиля 2 в зоне отбортовки при формировании приобретает прочность большую, чем прочность материала основной части профиля 2. Такие отверстия с отбортовкой обеспечат повышение жесткости профиля на изгиб и кручение, а следовательно повысят надежность системы с применением такого профиля.Additionally, at least along one wall of the profile 2, it is possible to make oval threadless holes of the same diameter in such a way that when they are formed on the inner side of the profile wall 2, a flanging is formed along the perimeter of the hole, and similar to the flanging of 4 round threadless holes, i.e. the flanging of such holes is made in such a way that the profile material 2 in the flanging zone during formation acquires a strength greater than the strength of the material of the main part of the profile 2. Such flanging holes will increase the bending and torsion rigidity of the profile, and therefore increase the reliability of the system using such a profile .

Claims

1. Attachment assembly of the mounting system using a profile, which includes a steel box profile with a wall thickness of 2-5 mm, a threaded bolt and an attached element of the system, round threadless holes of the same diameter are made along at least one wall of the profile, these holes are made in such a way in such a way that when they are molded from the inside of the profile wall along the perimeter of the hole, a flanging is formed, while all these holes with a flanging are made of such a diameter that allows mounting thread-extrusion bolts in them by forming a thread with these bolts in the specified flanging during their installation, and the flanging made in such a way that the profile material in the flanging zone during formation acquires a strength greater than the strength of the material of the main part of the profile.

2. The node according to claim 1, characterized in that the profile has a coating that increases the hardness and roughness of its outer surfaces.

3. The assembly according to claim 1, characterized in that said round holes in the profile wall are located at approximately the same distance from each other.

4. The unit according to claim. 1, characterized in that these round holes with flanging are made of such a diameter that allows you to mount in them thread-extrusion bolts of the same size.

5. The unit according to claim 1, characterized in that the length of the molded side of the specified flanging is at least 1.5 pitches of the screw thread of the threaded bolt.

6. The unit according to claim 1, characterized in that additionally, at least along one wall of the profile, identical oval threadless holes are made in such a way that when they are molded from the inside of the wall of the profile along the perimeter of the hole, a flanging is formed, and the flanging is made in this way that the profile material in the flanging zone during formation acquires a strength greater than the strength of the material of the main part of the profile.

7. Mounting system in which the assembly according to claim 1 is applied.