Устройство для подвески длинномерного элемента на вертикальное основание

 

Изобретение относится к устройствам для подвески и крепления технологического оборудования и позволяет повысить надежность и точность крепления длинномерного элемента 1 на вертикальное основание 2. Для согласованной работы длинномерного элемента 1 с другими частями измерительного высокоточного устройства в условиях перепада температур его соединяют с основанием 2 плоскими вертикальными фермами 4,5,6,7,8. В пролетах между фермами в горизонтальной плоскости в которой лежат верхние пояса 9, размещено по одному составному из стальной и алюминиевой частей раскосу 13. 7 ил. 12 г i сл 12 00 со сл sj vj i Физ.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (i9) SU(Ii) 5??4 А 1 (5D 4 F 16 М 11/00 "99

У «У

«

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3967975/28-12 (22) 23.10.85 (46) 07.09.87. Бюл. 119 33 (72) А.В.Самоцветов, Б.С.-Г.Рябой, А.Ф.Бойченко, И.M.Åëåöêèõ и 3.А«Янукьян (53) 621. 219 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

119 1075051, кл. F 16 М 11/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВЕСКИ ДЛИННОМЕРНОГО ЭЛЕМЕНТА НА ВЕРТИКАЛЬНОЕ ОСНОВАНИЕ (57) Изобретение относится к устройствам для подвески и крепления технологического оборудования и позволяет повысить надежность и точность крепления длинномерного .элемента 1 на вертикальное основание 2. Для согласованной работы длинномерного элемента 1 с другими частями измерительного высокоточного устройства в условиях перепада температур его соединяют с основанием 2 плоскими вертикальными фермами 4,5,6,7,8. В пролетах между фермами в горизонтальной плоскости, в которой лежат верхние пояса 9, размещено по одному составному из стальной и алюминиевой частей раскосу 13.

7 ил.

1335774

Изобретение относится к устройствам для подвески и крепления технологического оборудования на основание и может быть использовано для подвески крупногабаритного алюминиевого элемента на вертикальное алюминиевое основание.

Цель изобретения — пон.)шение надежности.

На фиг.1 изображено устройство для подвески длинномерного элемента, общий вид; на фиг.2 — схема температурных перемещений; на фиг.3 — - 5 — первый, второй и третий варианты размещения раскосов; на фиг.б -- пример конструкции раскоса; на фиг.7 — сечение A-А на фиг.5.

Длинномерный элемент 1,, выполненный из алюминиевых сплавов, является частью технологического оборудования высокоточного измерительного устройства. В условиях эксплуатации, когда температура воздуха и всей конструкции изменяется от -40 С до +50 С (суточные и сезонные колебания), необходимо обеспечить строгую прямолинейность длинномерного элемента и его постоянное положение в горизонтальной плоскости. Длинномерный элемент подвешен на алюминиевое вертикальное основание 2, которое вращается вокруг вертикальной оси 3 с переменной скоростью и ренерсивно. Для согласованной работы длинномерного элемента 1 с другими частями измерительного высокоточного устройства в условиях перепада температур плоские вертикальные фермы 4 — 8 выполнены стальными. Это обеспечивает также повышенную надежность крепления.

Каждая плоская вертикальная ферма

4 — 8 состоит из верхнего пояса 9, нижнего пояса 10 и наклонных стержней 11. Концы верхнего пояса 9 и нижнего пояса 10 каждой фермы с помощью шарниров 12 закреплены на. основании

2 и на элементе I В пролетах между фермами н горизонтальной плоскости, н которой лежат нерхние пояса 9, размещено по одному составному раскосу

13. Каждый раскос 13 представляет собой составной стержень, состоящий из стальной 14 и алюминиевой 15 частей, соединенных между собой фланцами 1б и 17. Концы раскоса 13 шарнирно закреплены на концах верхних поясов 9 двух соседних ферм, на основании 2 и на элементе 1. Совокупность стальных с

50 ферм 4 — 8.обеспечивает равномерное многоточечное восприятие весовых нагрузок от элемента 1 и обеспечивает необходимую точность и прямолинейность элемента 1 в вертикальной плоскости 18. Верхние пояса 9 и раскосы

13 образуют в горизонтальной плоскости 19 (фиг„7) плоскую ферму, воспринимающую все горизонтальные нагрузки

20 от элемента 1, например, возникающие при вращении основания 2 вокруг оси 3. При этом составляющие 21 этой нагрузки, параллельные фермам 4 — 8, воспринимаются фермами и передаются на основание 2 во многих точках. Эти усилия воспринимаются пятью фермами в десяти опорных точках В,Б и т.д. (фиг.5). Составляющие 22 горизонтальной нагрузки 20, перпендикулярные фермам 4-8, передаются через точки крепления раскосов 13 к элементу 1 (на фиг.4 таких точек три, на фиг.5 четыре).

Каждый составной раскос 13, состоящий из стальной 14 н алюминиевой

15 частей, имеет значение коэффициента температурного линейного расширения, обеспечивающее прямолинейность длинномерного элемента 1 при изменении температуры и равномерность передачи продольных нагрузок 22 во многих точк ах.

Рассмотрим температурное расширение конструктивных элементов на фиг.2.

Принимают за неподвижную точку А точку на алюминиевом основании 2. При повышении температуры на д1 стальная ферма АБ удлиняется на величину ББ,=

=а g„ st и точка Б перемещается в точку Б . Аналогично удлиняется сталь1 ная ферма ВГ. При повышении температуры расстояние АГ на алюминиевом основании и расстояние БВ на алюминиевом элементе увеличиваются на одинаковую величину ГГ, =„ =Ъ а 6t. В результате этих расширений точка В алюминиевого элемента оказывается в положении В . Если первоначальная длина раскоса АВ равна

) . — ä2 +} 2 (1) то новое расстояние между точками А и В равно

АВ =1(АБ,) " -+(), В ) =

1(1+

Подставляют (1) и (2) (1ьнз а t)4b +a = (ата и (3) в (3)

g t) г+(b+b осс, ° g t) г (4) 1а а б + Ь о а () с а ос

1 а с a"-+b2 с р

Возводят правую и левую части выра— жения (4) в квадрат и исключают при 10 этом члены второго порядка малости с квадратами коэффициентов йс, и оса (1+2оа 5t) (аг +b ) =а +2а о с А +Ьг+

+2b ° g ье или 15 а +Ь +2b м ° д t+2a м . ь t=aг+Ь +

+2a,î ñ Ь t+2b .î à

Приводят подобные члены а и b a каждый из оставшихся членов сокращают на 26t 20

Ьг.о +аг,,2. =aã,g +Ьг g, P p с а или умножают левую и правую части равен1 ства на -- — — и производят сокращение

ООа Оьс в левой части

1а 1 агg, +b, о а а с 2ы с аг+Ьг а с

1 — (6 с -а сс-с или а a2+b2 а с аг <а с +Ьг оса о4 (5)

Р а +Ь

Выбор конструкционных материалов по коэффициенту температурного линейного расширения довольно ограничен: сталь (ос, =11 10 ), алюминиевые сплавы (eL 22 ° 10 ), углепластик (sg О), 30 поэтому практически невозможно подоб— рать материал раскоса с коэффициентом, -6 например, равным 17 10 . Раскос выполняют составным из двух частей из разнородных материалов, например стали и алюминиевых сплавов.

Пусть раскос выполнен из алюминиевой части длиной 1а и стальной части длиной 1с =1-1ар где 1 — длина всего раскоса. Так как общее удлинение раскоса равно сумме удлинений составных частей, то а "а (а)ос или т приводят члены в квадратной скобке к общему знаменателю и заменяют 1 на выражение +b а а., +bbиа-а и -b a, таз+b

О а с с а а +Ь О а асс в числителе производят сокращение подобных членов а ес, и а st и сокращают на -паз+b знаменатель левой дроби и числитель правой дроби

Ьгй2 Ьгс а с, Cl

-Г

t а +Ь Оса - oL выносят за скобки Ь в числителе и производят сокращение числителя и знаменателя

b2

40 1 (8) а a+b>

Пример,Пусть дано а=1 м, Ь=

=0,85 м. Определяют длину раскоса

1=-таз+bb = t,21222 м, Определяют дли45 ну алюминиевой части раскоса

= — (к — )+(x, 1 а с с (6) 1 =--=0 76194 м

b2 а ) т и коэффициент температурного линейного расширения раскоса

Приравнивают правые части выражений (5) и (6) и определяют потребную длину 1а алюминиевого раскоса АВ, обеспечивающую автоматическую компенсацию температурных удлинений

1 а гб

< = -(cc -а . )+о. =17 39 ° 10

P 1 а с О

Расположение составных раскосов может быть различным, так как все

55 раскосы одинаковы по конструкции.

Первый вариант (фиг.3) обеспечивает передачу продольных нагрузок через три опорные точки 23 — 25 элемента 1 и через две точки 26 и 27 основания 2.

1-а

1 (а с) Оь г Ьг а у +Ь „,.„ (7)

Учитывая, что 1= аг+b, из выражения (7) определяют, например, 1

Переносят в правую часть к., со знаком минус з 1335774

Для того, чтобы раскос АВ при по- териала, коэффициент температурного вышении температуры на g t имел длину линейного расширения М которого удоАВ, необходимо его выполнить из ма- влетворяет требованию

1335774 а

1 с Ф.Га аЬ где 1 и 1

Ь

5

Во втором варианте (фиг.4) передача продольных нагрузок происходит через три точки 28 — 30 на элементе 1 и через четыре точки 31-34 на основании 2. В третьем варианте (фиг.5) передача продольных усилий от элемента 1 осуществляется через четыре точки 35 — 38 на этом элементе и через три точки 39 — 41 на основании. Для конкретного изделия выбран третий вариант (фиг.5) который обладает симметричностью и обеспечивает передачу продольных усилий от элемента 1 в четырех точках 35-38, что достаточно для снижения расчетных нагрузок при проектировании устройства.

При выполнении раскосов целиком из стали или из алюминиевых сплавов возникают дополнительные усилия на элементы конструкции, многоточечная и равномерная передача продольных усилий нарушается. Так, если раскос

АВ (фиг.2) выполнить стальным, то при отсутствии элемента 1 точка В перемещается при нагреве íà St в точку

В, так как она определяется пересечением дуги 42 (радиуса r=I, В ) и дуги.43 (радиуса r,=АВ(1+ сс, ° zt). При отсутствии элемента 1 в раскосах АВ и ВГ нет дополнительных напряжений.

Однако элемент 3 сам расширяется при нагревании и стремится при этом отодвинуть точку В в положение В . Точки

В и В пе совпадают, поэтому в реа— льной конструкции возникают дополнительные напряжения: стержень AB растягивается, участок БВ элемента 1 сжимается и может выпучиваться относительно линии БВ, а стержень ВГ сжат

При выполнении раскоса из алюминиевых сплавов стержень AB сжат и может потерять продольную устойчивость и выгнуться, участок БВ элемента 1 растягивается, стержень ВГ растянут и создает изгибающую нагрузку на элемент

1, что нарушает его прямолинейность.

Таким образом, из приведенных расчетов видно, что составные раскосы

13 обеспечивают многоточечную передачу продольных нагрузок 22 от элемента

1 на основание 2 и в то же время не препятствуют температурному расшире1р нию всех элементов устройства, что позволяет выполнить эти элементы с более легкими поперечными сечениями, уменьшая массу элемента 1 и элементов подвески. l5

Формула изобретения

Устройство для подвески длинномерного элемента на вертикальное основание, содержащее .стальные плоские фермы с верхними и нижними поясами, расположенные перпендикулярно к основанию и к осН длинномерного элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности, оно имеет

25 расположенные в горизонтальной плоскости верхних поясов ферм раскосы, каждый из которых одним концом шарнирно соединен с основанием и одной из ферм, другим концом — с длинномерным элементом и с другой соседней фермой. и выполнен составным из последовательно соединенных стальной и алюминиевой частей, длины которых определены из выражений

Ьг аг +Ьг длина соответственно стальной и алюминевой частей раскоса; длина .стальной плоской фермы; расстояние между соседними стальными плоскими фермами.

1335774

Фиг. 2

Фиг. Я

1335774

1335774 и8.

Составитель К.Фоломеев

Редактор О,Юрковецкая Техред M.Пидык Корректор A,Çèìîêîñîâ

Заказ 4036/33 Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4