СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СОХРАННОСТИ ТОНКОСТЕННОЙ ОБОЛОЧЕЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ Российский патент 1995 года по МПК B60P3/40 B60P7/12 F42B15/00 

Изобретение относится к транспорту.

Известно транспортное средство для перевозки и монтажа длинномерных грузов, реализующее способ сохранности длинномерного груза при транспортировке, заключающийся в предотвращении деформации груза в его средней части за счет введения дополнительной опоры [1]
Недостатком этого способа является невозможность длительной транспортировки тонкостенных оболочечных конструкций из-за одностронности нагружения и повышенных напряжений в зонах контакта с опорами и обусловленного этим явления усталостного разрушения тонкостенных оболочек (Моссаковский В.И. и др. Контактные задачи теории оболочек и стержней. М. Машиностроение, 1978, с. 124).

Известен способ повышения сохранности цилиндрических грузов, заключающийся в принудительном проворачивании их вокруг продольной оси [2]
Однако в этом способе не указаны порядок проворачивания груза и его периодичность.

Цель изобретения более рациональное использование резерва прочности перевозимого груза при транспортировке.

Цель достигается тем, что в способе повышения сохранности тонкостенной оболочечной конструкции при транспортировке, заключающемся в размещении конструкции на ложементных опорах и периодическим ее проворачивании, принудительно проворачивают конструкцию на 180^о и обратно с периодичностью, определяемой при циклических напряжениях приращением величины
Δ_уст= где определяемые до начала транспортировки
А, m коэффициенты усталостной прочности материала конструкции по закону Велера;
σ_В предел прочности материала конструкции, определяемые при транспортировке;
σ_mэ уровень статистической составляющей эквивалентных напряжений в конструкции в зонах ее контакта с ложементами;
σ_аэ уровень динамической составляющей эквивалентных напряжений в конструкции в зонах ее контакта с ложементами;
n_y число характерных уровней напряжений σ_аэ;
N_ц число циклов нагружения по каждому уровню напряжений σ_аэ.

На фиг. 1 и 2 показано устройство, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ.

Длинномерная тонкостенная оболочечная конструкция 1 размещена на двух кольцевых опорах 2 и 3, установленных на подвижном основании 4. Каждая опора 2,3 представляет собой роликовый подшипник и состоит из внешнего кольца 5, внутреннего кольца 6 и размещенных между ними цилиндрических роликов 7. К внутреннему кольцу 6 прикреплен зубчатый венец 8 с внешним расположением зубьев. С зубчатым венцом 8 находится в зацеплении ведущая шестерня 9, установленная на валу электрического или механического привода 10, закрепленного на подвижном основании 4. Приводы обеих опор синхронизированы. Внутреннее кольцо 6 имеет жесткую связь с тонкостенной оболочечной конструкцией 1 в окружном направлении. Для измерения уровня деформаций и с их помощью уровня напряжений в районе опор 2 и 3 в продольной вертикальной плоскости конструкции 1 в ее верхней и нижней частях попарно установлены датчики 11 деформаций, например тензометрические.

Устройство работает следующим образом.

При транспортировке или циклическом нагружении длинномерной тонкостенной оболочечной конструкции 1 с помощью датчиков 11 деформации определяют уровни статической σ_mэ и динамической σ_аэ составляющих эквивалентных напряжений, задают число характерных уровней n_y напряжений σ_аэ и по каждому из этих уровней определяют количество циклов нагружения N_цi с помощью специально предусмотренных счетчиков циклов (не показаны). По заранее известным коэффициентам усталостной прочности А, m, определяемым экспериментальным путем, и пределу прочности σ_В материала конструкции 1 вычисляют величину
Δ_уст= где n_y число характерных уровней напряжений σ_аэi;
σ_аэi динамическая составляющая эквивалентного напряжения в оболочке в зонах ее контакта с ложементами;
N_цi число циклов нагружения с i-м уровнем напряжений σ_аэi;
σ_mэ статическая составляющая эквивалентного напряжения в оболочке;
σ_В предел прочности материала оболочки;
А,m коэффициенты закона Велера;
N_о σ_-1^m=А, где N_о базовое число циклов;
σ_-1 предел усталостной прочности (Павлов Г.А. Основы инженерных расчетов элементов машин на усталость и длительную прочность. Л. Машиностроение, 1988, с.88-91).

При достижении данной величиной предельно допустимого значения подается команда на включение приводов 10, которые через ведущие шестерни 9, зубчатые венцы 8 опор 2 и 3 с помощью внешних колец 5 и роликов 7 передают вращения на внутренние кольца 6, жестко связанные с конструкцией 1. В результате конструкция 1 проворачивается относительно подвижного основания 4. При достижении угла 180^о приводы автоматически выключаются.

Предлагаемый способ позволяет повысить усталостную прочность тонкостенных оболочечных конструкций при транспортировке или циклическом нагружении за счет более рационального использования имеющегося резерва (запаса) прочности конструкции.

Использование: в транспорте. Сущность изобретения: тонкостенную оболочечную конструкцию размещают на транспортном средстве на ложементах и периодически принудительно проворачивают конструкцию на 180° и обратно. Во время транспортировки с помощью датчиков деформации определяют уровни статической σ_mэ и динамической σ_aэ составляющих эквивалентных напряжений, задают число характерных уровней n_у напряжений σ_aэ и по каждому из этих уровней определяют количество циклов нагружения N_цi с помощью счетчиков циклов. До начала транспортировки по заранее известным коэффициентам усталостной прочности (A, m), определяемым экспериментальным путем, и пределу прочности σ_В материала конструкции 1 вычисляют величину . При достижении данной величиной предельно допустимого значения Δ_уст подается команда на включение приводов 10, которые через ведущие шестерни 9, зубчатые венцы 8 опор 2 и 3 с помощью внешних колец и роликов передают вращение на внутренние кольца, жестко связанные с конструкцией 1. В результате конструкция проворачивается относительно подвижного основания 4 на угол 180°. 2 ил.

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СОХРАННОСТИ ТОНКОСТЕННОЙ ОБОЛОЧЕЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ, заключающийся в размещении конструкции на ложементных опорах и периодическом ее проворачивании, отличающийся тем, что принудительно проворачивают конструкцию на угол 180^o и обратно с периодичностью, определяемой при циклических напряжениях приращением величины

где определяемые до начала транспортировки:
A и m коэффициенты усталостной прочности материала конструкции по закону Велера;
σ_b предел прочности материала конструкции, определяемые при транспортировке;
σ_mэ уровень статической составляющей эквивалентных напряжений конструкции в зонах контакта с ложементами;
σ_аэ уровень динамической составляющей эквивалентных напряжений конструкции в зонах ее контакта с ложементами;
n_у число характерных уровней напряжений;
N_ц число циклов нагружения по каждому уровню напряжений.