Цвях

Реферат: UA 111485 U UA 111485 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області кріпильних виробів, призначених для з'єднання деталей з дерева або прикріплення до дерев'яних елементів деталей, виконаних з інших матеріалів. Стандартні цвяхи виконані у вигляді загострених стрижнів з плоскими або загостреними головками. При цьому загострені кінці стрижнів мають форму, яка забезпечує заглиблення цвяха в дерев'яний елемент. Тримаються такі цвяхи в дерев'яному елементі тертям між циліндричною поверхнею стрижня і деревиною. Але при тривалій експлуатації такі цвяхи не забезпечують надійного з'єднання деталей у вузлі в умовах механічних і кліматичних впливів, наприклад, вібрацій, в основному від землетрусів, вітру, вологи, тепла, холоду і т.п., особливо при їх спільній дії в пересувних конструкціях, що знаходяться на відкритому повітрі. Ці цвяхи під впливом сил залишкової напруги в дерев'яних конструкціях, зовнішніх впливів на деталі конструкції, наприклад, перепадів температур, вологи, пересихання деревини та т.п. поступово мимовільно виходять з дерев'яного виробу (далі по тексту "вилізають з виробу"). При цьому, між деталями вузла з'являється зазор, який під впливом механічних навантажень поступово збільшується. Цвях вилізає ще більше і конструкція може зруйнуватися. Таким чином, широко відомі цвяхи не забезпечують тривале і надійне з'єднання деталей. Наприклад, при кріпленні такими цвяхами даху до основи з деревини і при послабленні кріплення (вилізанні цвяхів) під час сильного вітру, урагану, торнадо дах може відірватися, що принесе великі збитки і навіть призвести до загибелі людей. Для усунення цього недоліку намагаються підвищити тертя між стрижнем і деревиною, виконуючи поверхні стрижнів більш шорсткими (так звані єршені цвяхи), наприклад, роблячи на поверхнях стрижнів різні гвинтові (так звані гвинтові цвяхи) і іншої форми нарізки, насічки [наприклад, патент Росії 2117191, патент США 2811964, заявка ФРН 3302640], або виконуючи стрижні з різними розтискними ділянками або колінами (наприклад, патенти Росії, 2044932, 2082906), утвореними в стрижнях з прорізами, або з клиновими ділянками [https://www.hilti.co.uk/anchor-systems/other-metal-anchors/r1134]. Однак через симетричність стрижнів описаний вище ефект вилізання цвяха, хоча і утруднюється, але не в достатній мірі, щоб забезпечити надійну роботу цвяха. Надійнішими з цієї точки зору є цвяхи, які згинаються в міру їх входження в деревину [наприклад, а.с. СРСР 969991]. У таких цвяхах перешкоджання вилізанню цвяха забезпечується не тільки тертям між стрижнем і деревиною, але і за рахунок вигнутої форми цвяха, забитого в дерев'яний елемент. Відомі цвяхи [див. патенти NZ 9,436, RU 2373435, RU 2370333], стрижень яких являє собою два стрижневих елементи, які з'єднані з головкою і мають однобічний скіс на кінці кожного стрижневого елемента, при цьому скоси направлені в протилежні боки. Такі цвяхи мають покращені експлуатаційні властивості тому, що заглиблюючись в деревину, вони вигинаються, отримуючи залишкову деформацію, що в значній мірі виключає їх вилізання з виробу в процесі експлуатації. Однак, ці цвяхи мають той експлуатаційний недолік, що при забиванні таких цвяхів потрібно здійснювати удари по голівці точно по осі цвяха, що практично неможливо при забиванні цвяхів. При ударі по голівці цвяха хоча б під невеликим кутом вигини стрижневих елементів стають неоднаковими, що призводить до не передбачуваності напрямку забивання цвяха, що для багатьох кріпильних вузлів є неприпустимим. Крім того, в початковій стадії забивання цвяха це призводить до порушення цілісності деревини, що призводить до послаблення утримання цвяха. Конструктивно це пов'язано з відсутністю елемента, який направляв би цвях. Останнім часом для підвищення тертя цвяха по деревині пропонують цвяхи виготовляти не з пруткової заготівки, а з полоси, площа поверхні тертя якої більше за площу поверхні тертя цвяха з прутка при однаковій площі поперечного перерізу. Відомий цвях [див. патент України на корисну модель № 99061], який дозволяє усунути вище наведені недоліки. Цвях має стрижень, загострений в нижній частині, і головку. Стрижень виконаний у вигляді порожнистої конструкції, верхня частина якої з боку головки має вигляд прямокутного паралелепіпеда з поперечним перерізом прямокутної форми, а нижня частина має поперечний переріз П-подібної форми і утворена продовженням трьох граней верхньої частини. При цьому в нижній частині конструкції розташований криволінійний елемент, який є продовженням четвертої грані прямокутного паралелепіпеда. Але цей цвях має також декілька недоліків, основними з яких є недостатня ступінь утримання цвяха від вилізання криволінійним елементом, направленим донизу, складність виготовлення цвяха у зв'язку з П-подібним профілем стрижня, а також збільшена металомісткість. Задачею корисної моделі є створення такої конструкції цвяха, яка б усувала вище описані недолік і тим самим поліпшувала експлуатаційні властивості цвяха. 1 UA 111485 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Це досягається тим, що у цвяха, який має стрижень із загостреним кінцем в нижній частині стрижня і головку у верхній частині, стрижень має центральний елемент, у верхній частині якого є верхній елемент, що розташований з одного боку центрального елемента, відходить донизу від головки і має вільний кінець, а у нижній частині центрального елемента є нижній елемент, що розташований з протилежного боку центрального елемента, відходить догори від загостреного кінця і має вільний кінець, причому верхній елемент на своєму вільному кінці має перший однобічний скіс, обернений до центрального елемента, а нижній елемент на своєму вільному кінці має другий однобічний скіс, також обернений до центрального елемента. На фіг. 1 показаний цвях, що заявляється, . На фіг. 2 показаний вигляд по стрілці С на фіг. 1. На фіг. 3 показаний поперечний переріз А-А на фіг. 1. На фіг. 4 показаний поперечний переріз Б-Б на фіг. 1. На фіг. 5 показаний варіант загостреного кінця цвяха. На фіг. 6 показаний поперечний переріз В-В на фіг. 2. На фіг. 7 показаний поперечний переріз Г-Г на фіг. 5. На фіг. 8 показана заготівка матеріалу, з якого виготовляють цвях. На фіг. 9 показане місце загостреного кінця на заготовці при одинарному згині. На фіг. 10 показаний вигляд по стрілці Г на фіг. 8 На фіг. 11 показаний цвях в забитому в деревину стані. Цвях (фіг. 1) складається з стрижня 1, який має загострений кінець 2 в нижній частині стрижня 1, і головки 3 цвяха у верхній частині стрижня 1. Стрижень 1 має центральний елемент 4, у верхній частині якого є верхній елемент 5, що розташований з одного боку центрального елемента 4 і відходить донизу від головки 3. Верхній елемент 5 має вільний кінець 6. У нижній частині центрального елемента 4 є нижній елемент 7, що розташований з протилежного боку центрального елемента 4 і відходить догори від загостреного кінця 2. Нижній елемент 7 має вільний кінець 8. Верхній елемент 5 на своєму вільному кінці 6 має перший однобічний скіс 9, обернений до центрального елемента 4, а нижній елемент 7 на своєму вільному кінці 8 має другий однобічний скіс 10, обернений до центрального елемента 4. Скоси 9 і 10 мають кут α скосу (фіг. 1) в межах 25-45°. Центральний елемент 4 з боку, оберненого до нижнього елемента 7, має поздовжній виступ 11, який простягнений від загостреного кінця 2 до головки 3. До цього поздовжнього виступу 11 примикає і торкається нього (фіг. 1) нижній елемент 7. Поздовжній виступ 11 має поздовжнє заглиблення 12, яке обернено до верхнього елемента 5 і простягнене вздовж поздовжнього виступу 11. Поздовжній виступ 11 має декілька поперечних виступів 13, які розташовані в заглибленні 12 і вздовж нього (фіг. 1, фіг. 4). В одному з варіантів (фіг. 1, фіг. 8), центральний елемент 4 і нижній елемент 7 виготовлені з однієї полоси 14 прямокутного поперечного перерізу шириною Η і товщиною h при цьому, висота А (фіг. 3) поздовжнього виступу 11, дорівнює подвійній товщині h полоси 14, з якої виготовлені центральний елемент 4 і нижній елемент 7. Загострений кінець 2 має кут загострення 90° (фіг. 2) або 45° (фіг. 5). Утворення такого загостреного кінця 2 буде пояснено нижче. Виготовлення цвяха відбувається наступним чином. З полоси 14 відповідної ширини Η і товщини h відрізають заготівку відповідної довжини L, що дорівнює сумі довжин Lв верхнього елемента, Lн нижнього елемента і Lц центрального елемента При цьому, для забезпечення скосів 9, 10 і спрощення технології відрізання різальний інструмент, наприклад, відрізний алмазний круг, розташовують під кутом α (фіг. 6), який, переважно, складає 25-45°. Тобто не потрібно розвертати різальний інструмент. Додатково, якщо заготовка має товщину 0,3-0,8 мм, то скоси 9, 10 можна формувати шляхом відгинання кінців елементів 5, 7 (не показано). При наступній операції виконують поздовжній виступ 11 і заглиблення 12 шляхом виштамповки (фіг. 3, фіг. 8) вздовж центральної поздовжньої осі (не показана) полоси-заготовки з одночасним (або послідовним) утворенням у відповідних місцях поперечних виступів 13, наприклад, шляхом просічки полоси 14 у відповідних місцях. Далі формують загострений кінець 2 і нижній елемент 7. Загострений кінець 2 формують перехресним згином (фіг. 6, фіг. 8), використовуючи відомий метод origami (японська технологія, згортання листових матеріалів). При цьому, згинають полосу по лініях 15, 16, 17 (показані пунктиром на фіг. 8), що виходять з однієї точки в центрі полоси. Причому, одна з ліній 17 перпендикулярна центральній поздовжній осі, а дві інші 15, 16 розташовані під кутом 45°. Можливо формувати загострений кінець 2 одинарним згином (фіг. 7, фіг. 9), використовуючи вище зазначений метод, при цьому, згинаючи полосу по лініях (показані пунктиром на фіг. 9), 2 UA 111485 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 що виходять з однієї точки на краю полоси. Одна з ліній 18 перпендикулярна центральній поздовжній осі, а дві інші розташовані під кутом 45° (фіг. 9). Нижній елемент 7 формується при згинання полоси 14 довжиною Lн на 180° по лінії 17 або 18. Формують верхній елемент 5 шляхом згинання верхнього кінця полоси-заготовки 14 довжиною Lв на 180° по лінії 19 (фіг. 8), яка перпендикулярна центральній поздовжній осі. Довжини Lв і Lн верхнього і нижнього елементів 5, 7, відповідно, встановлюють в залежності від розмірів цвяха і умов експлуатації. Формують головку 3 цвяха. Її формують в місці згину верхнього елемента 5 (фіг. 1) відомим методом висаджувального штампування, для чого залишають певну кількість матеріалу (кінець Lг на фіг. 1) для заповнення висаджувального штампу металом. При забиванні цвяха останній починає входити в деревину (фіг. 11) і коли верхній елемент 5 своїм скосом 9 впирається в поверхню деревини, то, завдяки скосу 9, верхній елемент 5 відхиляється від вертикального положення (фіг. 11) і в забитому положенні цвяха займає вигнуте, відхилене положення. При дії на конструкцію, що кріпиться до дерев'яного виробу (наприклад, покрівля дому до дерев'яних балок основи криши) за допомогою вбитого в неї цвяха, навантаження (вітер, вібрація і т.п.) на цю конструкцію спонукає цвях до вилізання з виробу. Але цьому протидіють: тертя між поверхнею цвяха і деревиною, відхилений верхній елемент 5, так як необхідно докладати додаткове зусилля для зворотної деформації відхиленого при забиванні верхнього елемента 5. Додатково, вилізанню протидіє і нижній елемент 7, який при навантаженні впирається своїм скосом 10 в деревину, відхиляється (див. пунктиром на фіг. 11) і тим самим також протидіє вилізанню цвяха. Додатково вилізанню цвяха протидіють поперечні виступи 13, які взаємодіють з деревиною виробу. Таким чином, така конструкція цвяха забезпечує надійне з'єднання деталей з деревиною виробу і неможливість його поступового мимовільного виходу з дерев'яного виробу, а тому і можливість зменшення кількості цвяхів для з'єднання. При цьому, виготовлення цвяха відбувається з металевої полоси, що може дати економію метала. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Цвях, який має стрижень (1) із загостреним кінцем (2) в нижній частині стрижня (1) і головку (3) у верхній частині стрижня (1), який відрізняється тим, що стрижень (1) має центральний елемент (4), у верхній частині якого є верхній елемент (5), що розташований з одного боку центрального елемента (4), відходить донизу від головки (3) і має вільний кінець (6), а у нижній частині центрального елемента (4) є нижній елемент (7), що розташований з протилежного боку центрального елемента (4), відходить догори від загостреного кінця (2) і має вільний кінець (8), причому верхній елемент (5) на своєму вільному кінці (6) має перший однобічний скіс (9), обернений до центрального елемента (4), а нижній елемент (7) на своєму вільному кінці (8) має другий однобічний скіс (10), обернений до центрального елемента (4). 2. Цвях за п. 1, який відрізняється тим, що центральний елемент (4) з боку, оберненого до нижнього елемента (7), має поздовжній виступ (11), який простягнений від загостреного кінця (2) до головки (3) і якого торкається нижній елемент (7). 3. Цвях за п. 2, який відрізняється тим, що поздовжній виступ (11) має поздовжнє заглиблення (12), яке обернене до верхнього елемента (2) і простягнене вздовж поздовжнього виступу (11). 4. Цвях за п. 3, який відрізняється тим, що поздовжній виступ (11) має декілька поперечних виступів (13), які розташовані в поздовжньому заглибленні (12) вздовж нього. 5. Цвях за п. 4, який відрізняється тим, що центральний елемент (4) і нижній елемент (7) виготовлені з однієї смуги (14) прямокутного поперечного перерізу. 6. Цвях за п. 4, який відрізняється тим, що загострений кінець (2) виготовлений з тієї полоси (14), що і центральний елемент (4), і нижній елемент (7), перехресним згином під кутом 45°. 7. Цвях за п. 4, який відрізняється тим, що загострений кінець (2) виготовлений з тієї полоси (14), що і центральний елемент (4), і нижній елемент (7), одинарним згином під кутом 45°. 8. Цвях за п. 7, який відрізняється тим, що висота поздовжнього виступу (11) дорівнює подвійній товщині полоси (14), з якої виготовлені центральний елемент (4) і нижній елемент (7). 3 UA 111485 U 4 UA 111485 U 5 UA 111485 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6