Недавно я опубликовал миниобзор с применением на Винт М6 ISO 7380, где и был поднят вопрос, что лучше — внутренний угловой соединитель или т.н. blind joint?
И сегодня мы будем это проверять.
К тестированию присоединятся внешний угловой соединитель 20x20 и, пожалуй, претендент на лучший результат — Г-соединитель (пластина) 60х60. Но это не точно.
Поставляются угловые соединители в простом пакете. Купил 3 штуки — на случай, если один сломаю, а второй потеряю.
Даже установочных винтов в комплекте нет (резьба М4). Соединители не магнитятся совсем.
Материал изготовления в каталоге алюминий, хотя на чертеже указана «сталь с гальваническим покрытием». В некоторых магазинах (от других производителей) указаны «литой цинк под давлением» или «силумин, алюминий». Покрытие, судя по цвету и блеску — больше похоже на никель, а не цинк (но я не материаловед).
Для испытания подготовим груз ровно 0.5 кг (килограмм не стал брать, а то мало ли что)
Дальше будут фото производственного бардака и неокрашенных стен — прошу понять и простить.
Собираем стенд — 4 профиля ровно по метру, вертикальный профиль намертво прикручен к брусу через шайбы, дабы исключить трение о брус. Все соединения выставлены по угольнику в лежачем виде, примыкание профиля — волос не пролезет.
Соединения сверху вниз:
blind joint — подробно описано в посте. Саморез PZ2 (какой был) фиксирует вертикальный профиль, на него не смотрим.
Г-соединитель 60х60, материал — сталь с порошковым покрытием. Крепление — сухари пазовые 10 мм М5 (на ali), винты М5, гровер, плоская шайба.
угловой соединитель 20x20 (на ali). Крепление — сухари пазовые 10 мм М5. Винты М5 нужно брать с низкой головкой, иначе они упираются друг в друга, или отказаться от шайб.
внутренний угловой соединитель (установочных винтов М4 у меня не было)
Перепроверяем:
Приемлемо
Можно приступать к тестированию — консоль с нагрузкой в конце. Вес угломера (уровня) — 74 г.
blind joint — отклонение от горизонтали 0.35°
Г-соединитель 60х60 — 0.15°
угловой соединитель 20x20 — 0.30°
внутренний угловой соединитель — 1.05°
Добавим нагрузку 0.5 кг.
Прогиб по калькулятору для консольной балки из профиля 2020 с нагрузкой в конце:
под собственным весом профиля: 1.121 мм (0.064°)
под нагрузкой 0.5 кг: 3.398 мм (0.195°)
blind joint — отклонение от горизонтали 1.15°
Г-соединитель 60х60 — 0.50°
угловой соединитель 20x20 — 0.85°
Все в порядке все рассчитано, на нижний профиль он не опирается
внутренний угловой соединитель — 6.75°. Эти соединители лучше не ставить «на отрыв». Переделываем
Разворачиваем этажерку наоборот:
Вот теперь нормально. При таком креплении внутреннего углового соединителя удается снять с него значительную часть нагрузки, отклонение от горизонтали — 0.75° при нагрузке 0.5 кг / 1 м
угловой соединитель 20x20 — 0.50°, Г-соединитель 60х60 — 0.45°, blind joint — 1.10°
Наилучшие результаты ожидаемо показали Г-соединители 60х60 (крепежные пластины) — при усилии 4.9 Н отклонение от горизонтали при установке снизу балки — 0.50°, выше — 0.45°. Видно, что данный способ крепления хорошо работает в обе стороны. Но этот способ самый затратный по бюджету, и не всегда возможно терять столько места на профиле.
Дальше идет угловой соединитель 20x20 — отклонение 0.85° (установка снизу от балки) и 0.50° (сверху). Правильное расположение этих уголков позволяет снять с них заметную часть нагрузки, так что они могут потягаться в жесткости с монтажными пластинами. Стоят они достаточно дешево, но показывают очень неплохие результаты. Однако малые размеры накладывают сильные ограничения на выбор крепежа. Есть соединители 40x40 — если размеры позволяют, они могут стать неплохим выбором.
blind joint — отклонение 1.15° (в первом опыте) и 1.10° (во втором). Очевидно, либо я раскачал этажерку, либо погрешность измерений 0.05°. Из плюсов — очень бюджетный метод, и позволяет не терять полезное место на профиле.
Герой обзора — внутренний угловой соединитель, если установить снизу балки, показывает свою полную несостоятельность — отклонение от горизонтали 6.75°. При установке сверху балки, удается снять значительную нагрузку с соединителя, отклонение составляет 0.75°, что лучше, чем blind joint, но хуже остальных методов (при аналогичном креплении). Данные внутренние угловые соединители (как и угловые соединители 20x20), сделаны из сплава цинка с пластилинием, и подойдут только для малонагруженных конструкций.
Устанавливать внутренний угловой соединитель можно несколькими способами:
Для обеспечения нормально работы соединителя, в верхней части рамы их нужно размещать как на картинке справа, что связано с рядом неудобств. Если собирать подобным методом хоть сколько-нибудь сложную конструкцию, например раму какого-нибудь сложного 3D принтера (Voron, Vostok, ...) — можно не раз пожалеть о своем выборе.
Вообще нужно эту вашу этажерку вверх ногами перевернуть и снова все измерения сделать. Интересна разница :)
:)
Г-соединитель 60х60 (стальная пластина) — отклонение 0.45°
Угловой соединитель 20x20 — 0.50°
Внутренний угловой соединитель — 0.75°
Blind joint — 1.10° (было 1.15°). Будем считать 0.05° погрешностью измерений
Ну на 45 или 135, например.
Если у вас погнулся силумин, то нельзя судить что стальной образец будет вести себя так же, а в продаже скорее всего все они есть.
Метизы – такая же важная часть крепежа. У установочных на торце плоский упор. У вас на торцах же наверное заусенцы от резьбы?
К монтажу тоже вопросы, документация брендового аналога например указывает что уголок должен стоять на верхней грани горизонтальной штанги:
Хорошие стальные соединители в дикой природе есть, не спорю, но мне их щупать не доводилось. Как раз везде силумин или около того. Вы приводите даташит, там для 20 профиля (6 паз), соединители стальные, но из листового металла, вроде этих:
Нет, отторцевал и срезал резьбу у конца — отпечаток в алюминии остается четкий, крепеж вдоль профиля никуда не сместится.
На всякий случай — при жесткой фиксации тестируемого профиля с 2х сторон прогиб в середине будет много меньше, но при проектировании принтеров, хоббийных CNC и проч. на габаритах полметра и больше стоит брать от 2040 или 3030 профиля.
Существуют ли варианты комбинированных конструкций — дерево + профиль например. Ведь там где нужно просто ребро жесткости профиль может оказаться более дорогим вариантом
Ваш соединитель он типо самый плохой, но ведь можно поставить две штуки сразу (как показано на картинке с двумя способами установки)
Вы для общего развития или что-то конкретное? Можно посмотреть проекты каких-нибудь принтеров — тот же Voron, у BLV mgn Cube рама сделана с хорошим запасом, Vostok без зашивки жидковат, но до 250*250 нормально, RatRig, VZBot.
Скорее нишевый. Конструкции из 2020 профиля полметра и больше вообще довольно хлипенькие. На малых размерах и простых конструкциях эти соединители вполне себе решение — габарит не увеличивает, профиль сверлить и резьбу резать не нужно.
Было
В целом же всё предсказуемо. Как нет замены рабочему объёму, так и в сопромате для жёсткости важнее всего поперечное сечение профиля, а точнее даже его высота — в третьей степени. Чем развесистей крепление, тем оно жёстче. Зашивка цельными стенками лучше всего, даже если они совсем тонкие.