Цвях

Реферат: UA 99061 U UA 99061 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 дерева деталей, виконаних з інших матеріалів, та, зокрема - до цвяхів особливо міцної фіксації. Широко відомі стандартні цвяхи, виконані у вигляді загострених стрижнів з плоскими або загостреними головками. При цьому загострені кінці стрижнів мають симетричну форму, яка забезпечує заглиблення цвяха в дерев'яну деталь строго уздовж осі стрижня без вигину і поперечного зсуву. Тримаються такі цвяхи в дерев'яній деталі за рахунок тертя між циліндричною поверхнею стрижня і деревиною. Але при тривалому терміні 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 "вилізають" (тобто виходять) з виробу, між деталями вузла з'являється зазор, який під впливом механічних навантажень поступово збільшується. Цвях "вилізає" ще більше і конструкція може зруйнуватися. Таким чином, відомі цвяхи не забезпечують тривалу і надійну експлуатацію з'єднаних деталей. 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, RU 2117191, US 2811964, заявка DE 3302640), або виконуючи стрижні з різними розтискними ділянками або колінами (наприклад, RU 2044932, RU 2082906), утвореними в стержнях з прорізами, або з клиновими ділянками (https://wvwv.hilti.co.uk/anchor-systems/othermetal-anchors/r1134). Однак через симетричності 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, SU 969991). У таких цвяхах перешкоджання "вилізанню" цвяха забезпечується не тільки за рахунок тертя між стрижнем і деревиною, але і за рахунок вигнутої форми цвяха, забитого в дерев'яну деталь. Відомі також цвяхи, стрижень яких представляє собою два стрижневих елемента, які з'єднані з головкою і мають однобічний скіс на кінці кожного стрижневого елемента, при цьому скоси направлені в протилежні боки (RU 2373435). Такі цвяхи мають покращені експлуатаційні властивості за рахунок того, що заглиблюючись в деревину, вони вигинаються, що практично виключає їх "вилізання" з виробу в процесі експлуатації. Однак, ці цвяхи мають експлуатаційний недолік, виходячи з наступного. При забиванні таких цвяхів потрібно здійснювати удари по головці точно по осі цвяха, що практично неможливо при забиванні цвяхів людиною. При ударі по головці цвяха хоча б під невеликим кутом вигини стрижневих елементів стають не однаковими, що призводить до не передбачуваності напрямку забивання цвяха, що для багатьох кріпильних вузлів є неприпустимим. Крім цього в початковій стадії забивання цвяха це призводить до порушення цілісності деревини, що призводить до послаблення утримання цвяха від вилізання. Конструктивно це пов'язано з відсутністю елемента, який направляв би цвях. В основу корисної моделі поставлено задачу створити такий цвях, у якому за рахунок вдосконалення конструкції досягається поліпшити його експлуатаційні властивості, зокрема надійність кріплення. Поставлена задача вирішується тим, що в цвяху, що має стрижень, загострений в нижній частині, і головку, згідно з корисною моделлю, стрижень виконаний у вигляді порожнистої конструкції, верхня частина, якої з боку головки має вигляд прямокутного паралелепіпеда з поперечним перерізом прямокутної форми, а нижня частина, яка закінчується двома бічним загостреними крайками і однією нижньою загостреною крайкою, має поперечний переріз Пподібної форми і утворена продовженням трьох граней верхньої частини, при цьому в нижній частині конструкції розташований криволінійний елемент, який є продовженням четвертої грані прямокутного паралелепіпеда верхньої частини, зігнений в межах простору П-подібної нижньої частини, має нижню загострену ділянку, що знаходиться на відстані від нижньої крайки і розташовану під кутом до площини поперечного перерізу нижньої частини. Найбільш доцільним є кут, що складає 45° - 60°, крім того, додатково, на поверхнях граней нижньої частини Пподібної порожнистої конструкції можливо виконати один або кілька виступів. На фіг. 1 показано поздовжній переріз цвяха, згідно з корисною моделлю. На фіг. 2 - вид по стрілці С на фіг. 1. На фіг. 3 - поперечний переріз Г-Г на фіг.2. 1 UA 99061 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фіг. 4 - поперечний переріз Д-Д на фіг. 1. На фіг. 5 - розкрій матеріалу, з якого виготовляють стрижень цвяха. На фіг. 6 - розклад сил, що діють на криволінійний елемент в момент зіткнення з деревиною. На фіг. 7 - цвях у забитому стані. Цвях, що заявляється, складається з стрижня 1, загостреного в нижній частині і з'єднаного з головкою 2 у верхній частині. Стрижень 1 має порожнисту конструкцію 3, верхня частина А якої з боку головки 2 має вигляд (фіг. 3) прямокутного паралелепіпеда з поперечним перерізом прямокутної (або квадратної) форми, а нижня частина Б має поперечний П-подібний переріз (фіг. 4). Нижня частина Б утворена продовженням трьох граней верхньої частини А і закінчується загостреним кінцем 5. Загострений кінець 5 має скіс 4 (45° - 60°), три крайки якого, дві бічні 5' і одна нижня 5'', загострені. Загострення можуть бути виконані і в інших місцях порожнистої конструкції 3, а також на відбортовках 9. Всередині простору нижньої П-подібної частини Б розташований криволінійний елемент 6, що являє собою продовження четвертої грані прямокутного паралелепіпеда верхньої частини А і не пов'язаний з гранями П-подібної нижньої частини Б. Криволінійний елемент 6, зігнений в межах простору нижньої П-подібної частини Б, має нижню загострену ділянку 7, яка знаходиться на певній відстані В від нижньої крайки 5". Криволінійність елемента 6 може бути різною, наприклад у вигляді вигнутих східців (не показано на кресленнях). Нижня ділянка 7 криволінійного елемента 6 розташована (фіг. 1) під кутом α (в переважному втіленні 45° - 60°) до площини поперечного перерізу нижньої частини (Б) порожнистої конструкції 3. На зовнішніх поверхнях граней П-подібної нижньої частини Б виконані один або декілька загострених виступів 8 (фіг. 1, 2). Виступи можливо також виконати у вигляді виштамповок в гранях П-подібної нижньої частини Б (фіг. 1-4). Фахівцю зрозуміло, що такі виступи також можуть бути виконані у будь-якому прийнятному місці, наприклад, у вигляді просічених ромбів, кромки яких загострені (на фігурах не показано). Форма головки цвяха не належить до істотних ознак даної корисної моделі і може бути будьякою, наприклад у вигляді заклепок різних видів. З'єднання головки 2 і стрижня 1 виконується будь-яким прийнятним способом, наприклад заливкою відбортовок 9 граней кінця верхньої частини А порожнистої конструкції 3 металевим або полімерним матеріалом відповідної міцності. Виготовлення порожнистої конструкції 3 цвяха можливо будь-яким прийнятним способом, наприклад, шляхом згортання з листового матеріалу, для отримання прямокутного паралелепіпеда. Як приклад, на фіг. 5 показаний розкрій такого листа (пунктиром показані лінії згину та просічок). Кріплення цвяхом, що заявляється, здійснюють таким чином. При перших ударах молотка (не показаний) по головці 2 цвяха в деревину входить (фіг. 6) нижня частина Б направляючої конструкції 3, що має загострений кінець 5 і скосом 4. Цвях входить на відстань В, яка забезпечує чіткий напрямок забивання цвяха. При цьому дерев'яна маса заповнює внутрішній простір П-подібної нижньої частини конструкції 3, забезпечуючи стійкість цвяха. Після входження цвяха на відстань В деревина починає діяти на нижню загострену ділянку 7 криволінійного елемента 6. На фіг. 6 показано розклад сил, що діють з боку деревини на ділянку 7, де Ρ - реакція від сили удару молотка, Р1 і Р2 - складові сили Р, що діють вздовж і перпендикулярно ділянці 7. Під дією складової Р2 криволінійний елемент 6 починає відходити від порожнистої конструкції 3, вигинатися і одночасно входити в деревину. При цьому порожниста конструкція 3 продовжує, завдяки загостреному кінцю 5, вертикальне проникнення в деревину, забезпечуючи стійкий напрямок цвяха і сприймаючи реакцію від руху криволінійного елемента 6 вбік. При забиванні цвяха виступи δ входять в деревину, зминаючи її. На фіг.7 показано положення всіх конструктивних елементів цвяха, що заявляється, в повністю забитому стані. У цьому положенні цвях нагадує багор, і можливою назвою такої конструкції є "цвях-багор" (англійською мовою -«nail+gaff"). Така конструкція цвяха-багра забезпечує хорошу напрямність цвяха, одночасно забезпечуючи неможливість вилізання цвяха при тривалій експлуатації скріпленого цвяхами вузла за рахунок, по-перше, підвищеного тертя між збільшеною поверхнею контакту П-подібної порожнистої конструкції 3 (так як контактує і внутрішня, і зовнішня поверхні П-подібної конструкції) і деревиною, по-друге, за рахунок відхиленого від направляючої конструкції 3 криволінійного елемента 6 і, додатково, за рахунок виступів 8 на зовнішній поверхні нижньої частини Б направляючої конструкції 3. 2 UA 99061 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Цвях, що має стрижень (1), загострений в нижній частині, і головку (2), який відрізняється тим, що стрижень (1) виконаний у вигляді порожнистої конструкції (3), верхня частина (А) якої з боку головки (2) має вигляд прямокутного паралелепіпеда з поперечним перерізом прямокутної форми, а нижня частина (Б), яка закінчується двома бічним загостреними крайками (5') і однією нижньою загостреною крайкою (5"), має поперечний переріз П-подібної форми і утворена продовженням трьох граней верхньої частини (А), при цьому в нижній частині (Б) конструкції (3) розташований криволінійний елемент (6), який є продовженням четвертої грані прямокутного паралелепіпеда верхньої частини (А), зігнений в межах простору П-подібної нижньої частини (Б), має нижню загострену ділянку (7), що знаходиться на відстані (В) від нижньої крайки (5") і розташовану під кутом () до площини поперечного перерізу нижньої частини (Б). 2. Цвях за п. 1, який відрізняється тим, що кут (), під яким розташована нижня ділянка (7) криволінійного елемента (6), складає 45° - 60°. 3. Цвях за п. 1, який відрізняється тим, що на зовнішніх поверхнях граней П-подібної нижньої частини (Б) виконані один або кілька загострених виступів (8). 3 UA 99061 U 4 UA 99061 U 5 UA 99061 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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