Система профилей для создания замкового соединения

Полезная модель относится к изготовлению профилей, имеющих боковые кромки, специально предназначенные для зацепления одной с другой, с образованием замкового соединения, которое может быть использовано преимущественно в соединении стенкообразующих элементов шпунтового типа из труб. В основу полезной модели положена задача повышения прочности, надежности, снижения металлоемкости замкового соединения с использованием системы профилей. Система профилей содержит два профиля специальной конфигурации, имеющих каждый по одной оси симметрии. Первый охватывающий профиль имеет симметричную U-образную боковую кромку, концевые участки которой загнуты вовнутрь под углом +90° относительно оси симметрии профиля и образуют открытую полость для размещения в ней боковой кромки второго профиля. На U-образной боковой кромке на стороне, противоположной концевым участкам, расположена выемка, имеющая ось симметрии, совпадающую с осью симметрии профиля. Ширина выемки меньше, чем ширина U-образной кромки, а ее глубина постоянна по всей ее ширине и больше или равна нулю. Второй охватываемый профиль состоит из полосовой части, боковой кромки, концевые участки которой загнуты под углом <90° относительно перпендикуляра к оси профиля, полки, примыкающей к полосовой части и расположенной под углом 90° относительно оси профиля. На полке на стороне, противоположной полосовой части, расположена выемка, имеющая ось симметрии, совпадающую с осью симметрии профиля. Ширина выемки меньше, чем ширина полки, а ее глубина постоянна по всей ее ширине и больше или равна нулю. Изготовление профилей осуществляется методом горячего прессования из круглой заготовки с последующими операциями правки и резки.

Полезная модель относится к изготовлению профилей, имеющих боковые кромки, специально предназначенные для зацепления одной с другой, с образованием замкового соединения, которое может быть использовано преимущественно в соединении стенкообразующих элементов шпунтового типа из труб.

В качестве прототипа, как наиболее близкая по технической сущности к предлагаемому устройству, выбрана система профилей для создания замкового соединения (патент РФ 93092, E02D 5/12, опубл. 20.04.2010) применительно к использованию ее в соединении стенкообразующих элементов шпунтового типа из труб. Эта система содержит два профиля: первый - симметричный с U-образной кромкой, образующей открытую полость, и полосовой частью, второй - симметричный с Т-образной кромкой и полосовой частью. Замковое соединение создается за счет размещения Т-образной кромки второго профиля в открытой полости U-образной кромки первого профиля.

Недостатки прототипа поясняются рисунком (фиг.1) - вид трубной сварной шпунтовой стенки с использованием системы профилей для создания замкового соединения (патент РФ 93092).

Недостатками прототипа являются, во-первых, сложность обеспечить совпадение осей симметрии профилей и нормалей N к поверхности трубы при сварке, а это, в свою очередь, затрудняет обеспечение одинаковой нагрузки на сварные швы при действии растягивающей нагрузки в системе профилей вдоль совпадающих осей симметрии профилей и при условии отсутствия действия поперечных сил. Это снижает запас прочности сварного соединения. Во-вторых, возможность возникновения больших дополнительных растягивающих нагрузок на сварных швах при наличии поперечной нагрузки P ₁, вследствие большого плеча А и В силы P₁ и малого плеча D и Е сил Р₃ и P₄ соответственно: Р₃=P₁*A/2/D - на сварном шве профиля с Т-образной кромкой и P₄=P₁*В/2/Е - на сварном шве профиля с U-образной кромкой. В-третьих, большая общая ширина, а, следовательно, и масса погонного метра профиля с U-образной кромкой, поскольку он имеет полосовую часть. Поэтому, и система профилей в целом имеет большую ширину С.

Задачей полезной модели является повышение прочности, надежности, снижение металлоемкости замкового соединения с использованием системы профилей, преимущественно для соединения стенкообразующих элементов шпунтового типа из труб.

Указанный технический результат полезной модели достигается тем, что предлагаемая система профилей для создания замкового соединения содержит два профиля специальной конфигурации, имеющих каждый по одной оси симметрии (фиг.2). Первый охватывающий профиль имеет симметричную U-образную боковую кромку 1. Концевые участки U-образной боковой кромки загнуты вовнутрь под углом +90° относительно оси симметрии профиля и образуют открытую полость для размещения в ней боковой кромки второго профиля. На U-образной боковой кромке 1 на стороне, противоположной концевым участкам, расположена выемка 2, имеющая ось симметрии, совпадающую с осью симметрии профиля. Ширина выемки 2 меньше, чем ширина U-образной кромки, а ее глубина постоянна по всей ее ширине и больше или равна нулю. Второй охватываемый профиль состоит из полосовой части 3, боковой кромки 4, концевые участки которой загнуты под углом <90° относительно перпендикуляра к оси профиля, полки 5, примыкающей к полосовой части и расположенной под углом 90° относительно оси профиля. На полке 5 на стороне, противоположной полосовой части, расположена выемка 6, имеющая ось симметрии, совпадающую с осью симметрии профиля. Ширина выемки 6 меньше, чем ширина полки 5, а ее глубина постоянна по всей ее ширине и больше или равна нулю.

Недостатки прототипа устраняются за счет следующего - см. рисунок (фиг.3).

Во-первых, недостаток прототипа устраняется за счет того, что охватывающий и охватываемый профили могут иметь выемки с глубиной Н такой, что

Н>(R-(R^2-(F^2)/4)^0,5),

где R - радиус трубы,

F - ширина выемки

В этом случае при приварке профилей системы к трубе легко обеспечивается совпадение осей симметрии профилей и нормалей N к поверхности трубы при сварке, а это, в свою очередь, позволяет обеспечить одинаковую нагрузку на сварные швы при действии растягивающей нагрузки в системе профилей вдоль совпадающих осей симметрии профилей и при условии отсутствия действия поперечных сил. Это увеличивает запас прочности сварного соединения.

Во-вторых, недостаток прототипа устраняется за счет того, что снижаются дополнительные растягивающие нагрузки на сварных швах при наличии поперечной нагрузки P₁, вследствие уменьшения плеча В силы P₁ (т.к. у охватывающего профиля отсутствует полосовая часть) и увеличиваются плечи D и Е сил P₃ и P₄ соответственно: P₃=P₁*A/2/D - на сварном шве охватываемого профиля и P₄=P ₁*В/2/Е - на сварном шве охватывающего профиля.

В-третьих, недостаток прототипа устраняется за счет того, что уменьшается общая ширина охватывающего профиля, т.к. у него отсутствует полосовая часть, а, следовательно, снижается масса погонного метра этого профиля и системы профилей в целом при условии одинаковой толщины элементов профилей полезной модели и прототипа.

Сущность полезной модели и возможность ее реализации поясняется рисунком (фиг.3).

Для создания замкового соединения боковая кромка охватываемого профиля вставляется с торца в открытую полость U-образной боковой кромки охватывающего профиля. Размеры боковой кромки охватываемого профиля и U-образной боковой кромки охватывающего профиля такие, что обеспечивается их свободное движение относительно друг друга. При малых нагрузках исключено «выскакивание» боковой кромки охватываемого профиля из U-образной боковой кромки охватывающего профиля. Указанные значения углов загиба концевых участков профилей при создании замкового соединения обеспечивают контакт по прямым отрезкам при растяжении вдоль оси симметрии при выполнении следующего условия: оси симметрии боковой кромки охватываемого профиля и U-образной боковой кромки охватывающего профиля совпадают.

Изготовление профилей осуществляется методом горячего прессования из круглой заготовки с последующими операциями правки и резки.

Система профилей для создания замкового соединения может быть использована преимущественно при соединении стенкообразующих элементов шпунтового типа из труб.

1. Система профилей для создания замкового соединения, содержащая два профиля, имеющих каждый по одной оси симметрии, причем первый охватывающий профиль имеет U-образную боковую кромку, концевые участки которой симметричны относительно оси профиля, загнуты вовнутрь и образуют открытую полость для размещения в ней боковой кромки второго охватываемого профиля, причем боковая кромка второго охватываемого профиля выполнена с симметрично загнутыми к оси профиля краями, при этом угол загиба концевых участков второго охватываемого профиля относительно перпендикуляра к оси профиля равен <90°, а угол загиба концевых участков U-образной кромки первого профиля относительно оси профиля равен +90°, отличающаяся тем, что первый охватывающий профиль не имеет полосовой части, а на его U-образной боковой кромке на стороне, противоположной концевым участкам, расположена выемка, а второй охватываемый профиль имеет полку, примыкающую к полосовой части и расположенную под углом 90° относительно оси профиля, причем на полке на стороне, противоположной полосовой части, расположена выемка.

2. Система профилей по п.1, отличающаяся тем, что выемка на первом охватывающем профиле имеет ось симметрии, совпадающую с осью симметрии профиля, ширина выемки меньше, чем ширина U-образной кромки, а ее глубина постоянна по всей ее ширине и больше или равна нулю.

3. Система профилей по п.1, отличающаяся тем, что выемка на втором охватываемом профиле имеет ось симметрии, совпадающую с осью симметрии профиля, ширина выемки меньше, чем ширина полки, а ее глубина постоянна по всей ее ширине и больше или равна нулю.

4. Система профилей по п.1, отличающаяся тем, что профили выполнены методом горячего прессования из круглой заготовки.