Устройство для подвески крупногабаритного элемента Советский патент 1988 года по МПК F16M11/00 

/2

- 7/ 9ие. 3

Изобретение относится к устройствам для крепления крупногабаритных элементов и может быть использовано в конструкции подвески крупногабаритных квадратных или круглых платформ с технологическим оборудованием на ограниченное основание.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение надежности устройства.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - вид А на, фиг. 1 (план размещения плоских ферм), на фиг. 3 - предлагаемое устройство, аксонометрия; на фиг, 4 - вид Б на фиг. 1 на фиг, 5 - схема температур- ного расширения устройства; на фиг. 6- схема поперечных температурных деформаций устройства .при стальных подкосах , на фиг. 7 - схема для определения проседания при повороте стоек, на фиг. 8 - схема составного подкоса из двух частей, на фиг, 9 - то же, из трех частей, на фиг. 10 - узел I на фиг, 9,

Плоский крупногабаритный элемент 1 имеет квадратную форму в плане и выполнен из алюминиевых сплавов. Рама 2 элемента 1 также выполнена из алюминиевого сплава и жестко соединена с элементом. Элемент 1 установлен на основании 3, снабженном стальной площадкой 4 и закрепленном на фундаменте 5,

Устройство для подвески элемента 1 выполнено в виде четырех плоских ферм, попарно пересекающихся между собой с образованием пространственной конструкции, симметрично расположенной относительно центра элемента, у которой противоположные плоскости ферм попарно параллельны, а смежные - перпендикулярны,, при этом каждая плоская ферма содержит две стальные стойки 6, два стальных раскоса 7 и два подкоса 8. Нижние концы этих стержней 6, 7 и 8 шарнирно закреплены на стальных площадок 4, а верхние концы шарнирно закреплены на раме 2 элемента 1.

Каждая стойка 6 расположена перпендикулярно плоскости элемента 1, размещена по линии пересечения соответствующих плоских ферм и является их общей деталью. Стойки 6 являются боковыми ребрами жесткой стержневой пространств(нной конструкции. В каждой боковой грани конструкции верх

0

5

0

5

0

5

0

45

50

5

ние концы раскосов 7 закреплены на элементе 1 в середине верхнего ребра в точке 9. Такое закрепление раскосов обеспечивает неподвижность центральной точки А, так как каждая пара противолежащих точек 9 (фиг. 2) при изменении температуры обеспечи- , вает неподвижность соответствующей плоскости симметрии 10 или 11, последние пересекаются в центре А, Подкосы 8 расположены в боковых плоскостях и предназначены для расширения зоны опирания элемента 1 и уменьшения консольный; частей элемента 1, что позволяет уменьшить весовые и ветровые поперечные деформации элемента 1. Подкосы 8 закреплены на элементе 1 в точках 12, К каждой стойке 6 примыкают два подкоса 8, )0дин из, которых расположен в плоскости 13, параллельной плоскости 11, а другой подкос 8 - в плоскости 14, параллельной плоскости 10, Каждый подкос вьтолнен составным из двух или трех составных частей из материалов с разными коэффициентами температурного линейного расширения (КТЛР), длины которых подобраны так, чтобы обеспечить расчетную величину КТЛР подкоса 8,

Расчетная величина КТЛР подкоса 8 определена по выражению

, о(а (K%KL) () -

где okj, , Ja ,cit - КТЛР соответственно подкоса 8, крупногабаритного элемента 1 и основания 3, К - расстояние между верхними концами стойки 6 и подкоса 8;

L - половина расстояния между соседними стойками 6,

Н - высота стойки 6, При повьш1ении температуры каждая точка элемента 1 перемещается вдоль радиуса-вектора, проведенного из неподвижной точки А, причем величина относительного перемещения, например, точки Т будет равна: ДТ AT 4t- () где At- перепад температуры. Величина Л Т разлагается на составляющие Др и Д , параллельные плоскостям симметрн) 10 и 11, Составляю1дие перемещения, пе

жащие в плоскости 14, обеспечиваются наклоном в сторону от центральной точки А соответствующей плоской фер- кы, включающей две стойки 6, два раскоса 7 и два подкоса 8 (пунктир на фиг. 1 и 4). Аналогично другая составляющая, лежащая в плоскости 14, обеспечивается наклоном другой фермы.

НИИ, Еще большие деформации были бы на консолях элемента 1.

Приводим вывод расчетной формулы для определения такой величины КТДР подкоса 8, при которой автоматически обеспечивалось бы сохранение плоскости элемента 1 при перепадах температуры. Прн произвольно заданных кон

Изобретение относится к устройствам для крепления крупногабаритных элементов и может быть использовано в конструкции подвески крупногабаритных квадратньгх или круглых платформ с технологическим оборудованием на ограниченное основание. Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение надежности устройства-. Устройство для подвески крупногабаритного элемента 1 на основание содержит четдае плоских фермы, попарно пересекающихся между собой с образованием пространственной конструкции, у которой про тивоположные плоскости ферм попарно параллельны, а смежные - перпендикулярны. Каждая плоская ферма содеряатт две стойки 6, два раскоса 7 и два подкоса 8., при этом каждая стойка 6 размещена по линии пересечения двух плоских ферм и является их общей частью. Стойки 6. и раскосы 7 выполнены стальными, а подкосы 8 - составными из стальных и алюминиевых частей. Коэффициент температурного линейного расширения подкосов опреде- лен по расчетной формуле по задан- ньм конструктивным параметрам устройства. Устройство обеспечивает ную и точную подвеску алюминиевого плоского элемента 1 на стальное основание с компенсацией температурных деформаций конструкции и расширяет технологические возможности за счет создания свободной от стержней зоны в центральной части между основанием и элементом, необходимой для размещения на основании и на самом элементе технологического оборудования. 10 ил, 1 табл. (Л

Вопрос о сохранении плоскости эле-ю структивных параметрах Н, L, К, ве15

20

мента 1 при изменении температуры рассмотрим в анализе работы подкоса 8 в плоскости, соответствующей плоской фермы (фиго 5). Пусть т.Г является неподвижной точкой площадки 4, а т.А - неподвижной в вертикальном направлении и подвижной в горизонтальном направлении точкой элемента 1. При повышении температуры т,А пе ремещается в т.А из-за расщирения стального треугольника ГАД и . -H-dt-o j, . Точка Д смещается в т.Д, на величину о. Точка Б перемещается в т,BY, при этом вертикальная составляющая этого перемещения равна АА, а горизонтальная ЖБ АБ .-Д t ota L-dt o( , так как это перемещение точки алюминиевого элемента 1. Стойка 6 занимает наклонное положение, при этом угол наклона можно определить из треугольника

.,г - (a-Ac)

Hd+dt-./,:,)

Рассмотрим перемещение т.В. Верти- кальное перемещение этой точки должно быть равно АА, чтобы не нар.ушить плоскостность элемента 1, а горизонтальное перемещение т,В обусловлено расширением алюминиевого элемента 1 дд и равно: СВ АС / t .о (Ь+К)-Л t Чй..С другой стороны, при изменении температуры должно учитываться и расширение самого подкоса 8, Так как известны новые положения точек Д и Б, « новое положение точки В может быть определено как пересечение дуги раличины которых могут быть различны в конкретных случаях, обеспечение плоскостности элемента 1 производится за счет соответствующего подбора КТЛР подкоса 8 и его конструкции. Расчетное значение КТЛР подкоса 8 опред еляется из сопоставления потреб ной длины 1 подкоса 8, определенной из треугольника , и из условия собственного расширения подкоса ,8: , 1

(ЕВ,)%(ЕД ) (Д,В,) - (1) ДВ (l+At- n) (2) Из второго уравнения значение OJT подставим в первое: ,

(ЕВ) + (ЕД,3 (ДВ)(1+ЛЬЛ) (3) Подставим в ур-е (3) значения

ЕВ (Ь+К)( l + t «(,)- -L(1+4t. fc ); ЕД H(l+at (/с) и ДВ 1, получим:

i: (Ы-К) (1+4 f /„.)-L (1 + 4 t.,/)+ +H(H-4t- /)l(H--lt-o n). (4) Раскроем круглые скобки fL+K+L-flt -с а+К-4t-i -L-L + . 2 -ut +Н (л t ot J2 .2/it.

30

.„+l(4t.o(,).

(5)

Приводим сокращение подобных членов L и -L, раскрываем квадратные скобки:

K42KL-ut- o. +2К fit «to,-2KL. At- , +L2(At-oiJ +2KL(A t.o.)-2L(4t) . +K(dt.)-2KL(At)c.o/t + +L(at) +H .2дс-с(.+Н(Л1 . )2 . 2At. .+1 (At ../„ ) (6)

Производим сокращение правой и левой частей с учетом того, что

22

1 К +Н . Оставшиеся члены различаются по своей величине: члены с , «i.«, , 4„ в первой степени и члены с произведениями или квадратами этих

диуса Z БВ-(l + dt-o/a) и радиуса ДВ( 1+Д t-o/ ), где потребный КТЛР подкоса, который обеспе-

чивает нахождение точки В на плес- коэффициентов. Первые члены в 1000- кости элемента 1 (на линии А,Б). 5000 раз больше вторых, поэтому чле- Если подкос 8 выполнить из стали, новый радиус дуги Zj будет меньше чем требуется, и точка пересечения дуг была бы в т.В2 (фиг. 6), при этом точка В элемента 1 опустилась бы на величину и элемент 1 был бы деформирован в поперечном направлены второго порядка- малости (с квадратами или произведениями коэффициентов) сокращаем:

2KL-ut. t-Jo, -2KL-At-e/t .,t .%in. (7)

Возйожность сокращения всех членов на 2 dt свидетельствует о сохра

личины которых могут быть различны в конкретных случаях, обеспечение плоскостности элемента 1 производится за счет соответствующего подбора КТЛР подкоса 8 и его конструкции. Расчетное значение КТЛР подкоса 8 опред еляется из сопоставления потребной длины 1 подкоса 8, определенной из треугольника , и из условия собственного расширения подкоса ,8: , 1

(ЕВ,)%(ЕД ) (Д,В,) - (1) ДВ (l+At- n) (2) Из второго уравнения значение подставим в первое: ,

(ЕВ) + (ЕД,3 (ДВ)(1+ЛЬЛ) (3) Подставим в ур-е (3) значения

ЕВ (Ь+К)( l + t «(,)- -L(1+4t. fc ); ЕД H(l+at (/с) и ДВ 1, получим:

i: (Ы-К) (1+4 f /„.)-L (1 + 4 t.,/)+ +H(H-4t- /)l(H--lt-o n). (4) Раскроем круглые скобки fL+K+L-flt -с а+К-4t-i -L-L + . 2 -ut +Н (л t ot J2 .2/it.

.„+l(4t.o(,).

(5)

Приводим сокращение подобных членов L и -L, раскрываем квадратные скобки:

K42KL-ut- o. +2К fit «to,-2KL. At- , +L2(At-oiJ +2KL(A t.o.)-2L(4t) . +K(dt.)-2KL(At)c.o/t + +L(at) +H .2дс-с(.+Н(Л1 . )2 . 2At. .+1 (At ../„ ) (6)

Производим сокращение правой и левой частей с учетом того, что

22

1 К +Н . Оставшиеся члены различаются по своей величине: члены с , «i.«, , 4„ в первой степени и члены с произведениями или квадратами этих

коэффициентов. Первые члены в 1000- 5000 раз больше вторых, поэтому чле-

ны второго порядка- малости (с квадратами или произведениями коэффициентов) сокращаем:

2KL-ut. t-Jo, -2KL-At-e/t .,t .%in. (7)

Возйожность сокращения всех членов на 2 dt свидетельствует о сохранении равенства при любом пере температуры:

KL c(,-fK o(,-KL.c( откуда

, JA() + iic ()

«n

л 2 2

ИЛИ с учетом 1 К +Н

, ()+« с() J. - gr-g

Приведем расчет двухсоставного подкоса для К 0,5 м. Пусть х - дли- 10 на стального участка, 1-х - длина алюминиевого. Потребное значение 9(„ 19,8-10 (см. таблицу). Очевидно, что 1 ч п С. +(1-х) B/q ,

откуда .

«/с., Q

- f-i. 1 : tO f 0-1

c,- -

При заданных произвольных значениях конструктивных параметров Н, L, К,. и (е обеспечивается авто- с матическое сохранение плоскости эле- х 1 мента 1 при любых перепадах температуры, если подкос имеет КТЛР в соот- Трехсоставной подкос может быть ветствии с выражением (10), выполнен в виде трех концентрично

Расчетный пример. Пусть ,5м, 20 расположенных труб с последователь- м, 0. 22-Ю ,/«. 11 10. . -ным соединением внешней алюминиевой По таблице определим потребное значе- трубы, средней стальной трубы и внут- ние п для подкосов с разной величи- ренней алюминиевой трубы. Зависиной консоли к.

При значениях К : 0,667 м подкос может быть вьшолнен в виде Двухсостав- ного стержня (фиг, 8), при К 0,667 м - целиком из алюминиевых сплавов, а при К 0,667 м в виде трехсоставного стержня (фиг, 9 и 10),

Приведем расчет двухсоставного подкоса для К 0,5 м. Пусть х - дли- на стального участка, 1-х - длина алюминиевого. Потребное значение 9(„ 19,8-10 (см. таблицу). Очевидно, что 1 ч п С. +(1-х) B/q ,

откуда .

х 1 Трехсоставной подкос может быть выполнен в виде трех концентрично

«/с., Q

- f-i. 1 : tO f 0-1

c,- -

тавной подкос может быть виде трех концентрично

мость oin от длины стальной средней 25 трубы имеет вид

(lilc.Ilet.lk ,

откуда

1 - 4in.

о. - сГс

Для случая К 1,5м, 26,3

1 1 2 бАЗ-22

, 22-11и,У1,

Оценка проседания элемента 1 при повороте стоек 6 производится по схеме на фиг. 7. Величина проседания ДЦ H(1-coSih), а величина определяется Из соотношения sin/

/SL/,H |- (о/а-о) -at.

Угол невелик, так, для L 1,5 м,

Н 1 м идt sin Г (22if

1 и

-ГМО ) -70 0,00115,( , cos 0,999995, ДЬ 1000(1- -0,999995) 0,05 мм.

Практически это проседание незаметно и допустимо,

Изобретение обеспечивает надежную и точную подвеску алюминиевого плоского элемента на стальное основание компенсацией температурных деформаций конструкхщи и расширяет технологические возможности за счет создания свободной от стержней зоны в центральной части между основанием и элементом, необходимой для размещения на основании и на самом элементе техноло- гическо о оборудования.

Формула изобретения

Устройство для подвески крупногабаритного элемента на основание, выполненное из материала с иным коэффициентом температурного линейного расширения (КТЛР), чем у материала элемента, содержащее плоские фермы, каждая из которых состоит из двух стоек, двух раскосов и двух подкосов причем стойки и раскосы выполнены из материала с таким же КТЛР, как у основания, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повьшения надежности устройства, плоские фермы образуют пространственную конструкцию, симметрично расположенную относительно центра элемента, у кото

0

рой противоположные плоскости ферм попарно параллельны, а смежные - перпендикулярны и пересекаются между собой, при этом каждая стойка расположена по линии пересечения двух соответствующих плоских ферм и является общей для них, а кажцый подкос вьтолнен составным и его КТЛР определен из вьфажения

с( ° () +J..E -KL) пtfriul

5 где , oi, eft 0

К L Н

КТЛР соответственно подкоса, подвешиваемого элемента и основания, расстояние между концами стойки и и подкоса{ половина расстояния между соседними стойками{ .высота стойки.

at.f

У«

Вид Б

/

гВид А

PU8.2

Фиг. и

f

Ai /

ЖЕ 6i

В,

Фиг.

Фиг.б

Фиг. 7

u

Фи.8

Резола

Ходовая посадка

J)

t/e.ff

I

m.my////////,

LASxvc lx:

Ш

Фи.Ю