НАПРЯЖЕННАЯ ОБОЛОЧКОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ (НОК) МЭН Российский патент 2000 года по МПК E04C3/07 

Изобретение относится к различным отраслям машиностроения и строительства, где применяются рамы в качестве несущего элемента под узлы и агрегаты двигателей и элементы трансмиссий (самолета, автомобиля, комбайна, экскаватора, краны с телескопическими стрелами большой грузоподъемностью), в нефтегазовой отрасли, то есть в общем и специальном машиностроении.

В строительстве НОК может найти применение в качестве несущих элементов мостов, несущих балок всевозможных кранов, опорных балок зданий и сооружений и в строительно-дорожной технике.

Известна опора для подъемного механизма, состоящая из симметрично расположенных балок коробчатого сечения с параллельными сторонами, при этом между балками введена связь, примыкающая к балкам со стороны, противоположной стороне, на которую воздействуют усилия ветровой нагрузки (заявка ФРГ N 1224011 от 1966, МПК 6 B 66 C 6/00).

Известна также мостовая ферма крана, состоящая из главной и вспомогательной балок, в полости коробчатой балки с помощью сварки укреплены элементы, увеличивающие ее прочность в отношении скручивания и выпучивания (патент ФРГ N 2853658 от 27.01.1983 , по МПК 6 B 66 C 6/00).

Существующие несущие элементы вышеуказанных конструкций рассчитаны на максимальную нагрузку соответствующими запасами прочности, на которые эксплуатируемые несущие элементы работают, как правило, очень редко, но весовой балласт носят постоянно, затрачивая энергию на их транспортировку.

Заложенные массогабаритные характеристики несущей конструкции определяют стоимость материала при строительстве и затраты при эксплуатации, если речь идет о транспортном средстве.

Известна оболочковая конструкция - тяговый орган подъемника, принятый за прототип, содержащий заключенные в оболочку центровые пластины (СССР авт. св. N 644704 от 30.01.79 г. МПК 6 B 66 B 15/02).

Несущая способность известной конструкции не обеспечивает устойчивости боковых стенок пропорционально внешним нагрузкам.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемая конструкция, является обеспечение пропорционального повышения устойчивости несущих элементов балки или тягового органа (трансмиссии) при повышении внешней нагрузки суммирования эффекта повышения устойчивости, снижение опасности возбуждения автоколебаний, обеспечение возможности воспринимать скручивающие усилия.

Поставленная задача решается тем, что в напряженной оболочковой конструкции, содержащей заключенную в металлическую и эластичную оболочки центровую пластину, она замкнута боковыми пластинами с заложенным в них положительным радиусом кривизны относительно центровой пластины, при этом в оболочке может быть размещено несколько центровых пластин и боковых пар, центровые пластины могут быть установлены как вертикально относительно внешней опорной пластины, так и под углом от 0 до 45^o, центровые и боковые пластины могут быть выполнены с демпфирующим покрытием или композитными в разномодульном наборе, при этом на оболочке может быть установлен датчик деформации, связанный обратной положительной связью с источником давления.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображено поперечное сечение оболочки, на фиг. 2 - продольное сечение оболочки, на фиг. 3 - опирание оболочки, на фиг. 4 - продольное сечение оболочки с центровыми пластинами, расположенными под углом.

Напряженная оболочковая конструкция содержит заключенную в металлическую 1 и эластичную оболочки 2 центровую пластину 3. Центровая пластина 3 замкнута боковыми пластинами 4 с заложенными в них положительным радиусом кривизны относительно центровой пластины, а эластичная оболочка 2 находится под предварительным давлением изнутри.

С целью снижения опасности возбуждения автоколебаний центровые 3 и боковые 4 пластины выполнены с демпфирующим покрытием или композитными в разномодульном наборе.

С целью обеспечения возможности воспринимать скручивающие усилия центровые пластины 3 могут устанавливаться под углом от 0 до 45^o.

Работа НОК начинается с момента подачи на нее рабочей внешней нагрузки, за счет которой начнут деформироваться центровые пластины 3, устойчивость которых страхуется боковыми пластинами 4, которые, в свою очередь, подпираются перпендикулярно к плоскости центровой пластины 3 распределенным давлением в эластичной герметизированной оболочке 2. Положительный радиус кривизны боковых пластин 4 относительно центровой пластины 3 создает условия при боковом подпоре эластичной камеры стабилизации устойчивости центровой пластины 3 за счет включения в работу боковых подпираемых пластин 4. Таким образом, создаются условия для суммирования эффекта повышения несущей способности оболочки 1, как балки, на разные виды нагрузок, в том числе, что особенно важно для транспортных систем, воспринимать и вибрационные нагрузки. При этом следует заметить, что боковые пластины 4 могут быть наборными в разномодульном варианте, что создает условия воспринимать внешнюю нагрузку, пропорциональную боковому давлению на боковые пластины 4.

Разномодульность боковых пластин снизит возможную опасность возбуждения автоколебательных процессов как в стационарных, так и в транспортных вариантах несущей оболочки 1.

В случае экстремального возрастания внешней нагрузки датчик 5, установленный на оболочке 1, воспринимая характер изменения внешней нагрузки, дает сигнал источнику давления 7 через обратную положительную связь 6, при этом срабатывает источник давления, нарастает боковое сжатие боковыми пластинами 4 центровой пластины 3.

Таким образом, при нагружении предложенная конструкция обеспечивает пропорциональное повышение устойчивости несущих элементов балки или тягового органа (трансмиссии).

Изобретение относится к различным областям машиностроения и строительства, где применяются рамы в качестве несущего элемента под узлы и агрегаты двигателей и элементы трансмиссии. Технический результат изобретения заключается в обеспечении пропорционального повышения устойчивости несущих элементов балки или тягового органа при повышении давления при скручивающихся усилиях. Напряженная оболочковая конструкция представляет собой металлическую оболочку, эластичную оболочку с размещенными в них центровыми пластинами, замкнутыми боковыми пластинами с положительным радиусом кривизны относительно центровой пластины. Центровые пластины могут быть установлены под углом от 0 до 45°, все пластины могут быть выполнены с демпфирующим покрытием или композитными в разномодульном наборе, при этом на оболочке может быть установлен датчик деформации, связанный обратной положительной связью с источником давления. 5 з.п. ф-лы. 4 ил.

1. Напряженная оболочковая конструкция, содержащая заключенную в металлическую и эластичную оболочки центровую пластину, отличающаяся тем, что центровая пластина замкнута боковыми пластинами с заложенным в них положительным радиусом кривизны относительно центровой пластины, а эластичная оболочка находится под предварительным давлением изнутри. 2. Напряженная оболочковая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что в оболочке размещено несколько центровых пластин и их боковых пар. 3. Напряженная оболочковая конструкция по п.2, отличающаяся тем, что центровые пластины установлены под углом от 0 до 45^o. 4. Напряженная оболочковая конструкция по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что центровые боковые пластины выполнены с демпфирующим покрытием. 5. Напряженная оболочковая конструкция по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что центровые и боковые пластины выполнены композитными в разномодульном наборе. 6. Напряженная оболочковая конструкция по любому из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что на оболочке установлен датчик деформации, связанный обратной положительной связью с источником давления.