Опора для размещения модулей

 

Изобретение относится к области строительства опорных металлоконструкций для крепления модулей технологического оборудования и позволяет повысить надежность в эксплуатации . Модули размещены в ячейках 3 каркаса. В соответствии с расположением модулей в узлах прямоугольной координатной сетки размещены стойки и отдельные фундаменты. В каждой ячейке 3 расположен узел компенсации температурных деформаций каркаса ячейки 3. Каждый узел имеет расположенную горизонтально подвеску в виде рамы 16 с проемом 17 для прохода мо дуля при его установке на .раму 16, которая подвешена на каркасе с помощью четырех вертикальных стержней 18-21, имеющих равную длину. Каждый из стержней своим верхним концом подвешен с помощью шарнира 22 на каркасе , а нижним концом шарниром 23 закреплен на соответствующем углу рамы 16. В вертикальных плоскостях, проведенных через пары рычагов 18-21, горизонтально расположены продольные и поперечные стержни 24-27, каждый из которых первым концом через шарнир 28 закреплен на каркасе, а вторым концом через шарнир 29 закреплен на одном из стержней 18-21, которые в зависимости от величины изгибающего момента могут быть выполнены в виде квадратных стальных труб. 12 ил. § (Л ( Л Ю

CO)03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС) )УБЛИН (19) (И) А1 лт Г.Ъ1Г, л Г" ,и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;)(ЬЛ))ОЙ» фна 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3912582/28-12 (22) 17.06.85 (46) 23.12.86. Бюл. )) 47 (72) А.В.Самоцветов, А.Ф.Бойченко, Б.С.-Г.Рябой и С.В.Иванов (53) 683.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 823535, кл. E 04 G 3/10, 1979. (54) ОПОРА ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ МОДУЛЕЙ (57) Изобретение относится к области строительства опорных металлоконструкций для крепления модулей технологического оборудования и позволяет повысить надежность в эксплуатации; Модули размещены в ячейках 3 каркаса. В соответствии с расположением модулей в узлах прямоугольной координатной сетки размещены стойки и отдельные фундаменты. В каждой ячейке 3 расположен узел компенсации температурных деформаций каркаса (5D 4 А 47 В 47/02 F 16 М )) PP ячейки 3. Каждый узел имеет расположенную горизонтально подвеску в виде рамы 16 с проемом 17 для прохода мо дуля при его установке на .раму 16, которая подвешена на каркасе с помощью четырех вертикальных стержней

18-21, имеющих равную длину. Каждый иэ стержней своим верхним концом подвешен с помощью шарнира 22 на каркасе, а нижним концом шарниром 23 закреплен на соответствующем углу рамы

16. В вертикальных плоскостях, проведенных через пары рычагов 18-21, горизонтально расположены продольные и поперечные стержни 24-27, каждый из которых первым концом через шарнир 28 закреплен на каркасе, а вторым концом через шарнир 29 закреплен на одном из стержней 18-21, которые в зависимости от величины изгибающего момента могут быть выполнены в виде квадратных стальных труб. 12 ил.

1277946

Изобретение относится к строительству опорных металлоконструкций для крепления модулей технологического оборудования.

Цель изобретения — повышение надежности в эксплуатации °

На фиг.1 изображено расположение опорного сооружения и модулей, вид в плане; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — узел I на фиг.2; на фиг.5 — узел II на фиг.3 на фиг.6 — вид В на фиг.5; на фиг.7 узел компенсации, аксонометрия; на фиг.8 " схема перемещений центра ячейки каркаса при повышении температуры; на фиг.9 и фиг.10 — схемы компенсации смещений рамы; на фиг.11схема расположения продольных и поперечных стержней в ячейках каркаса; на фиг. 12 — пример конструкции опоры модуля и гнезда модуля.

Опора для размещения модулей 1 (фиг.1-3) содержит горизонтально расположенный стальной каркас 2 со скво» зными вертикальными ячейками (отверстиями) 3 для размещения модулей 1, вертикальные стальные стойки 4 и отдельные фундаменты 5, размещенные в . узлах прямоугольной координатной сетки в соответствии с расположением модулей 1. На фиг.1-3 дан пример опорного сооружения для 32-х модулей 1.

Стальной каркас 2 представляет собой в плане (фиг.1} прямоугольник с продольной плоскостью симметрии 6 и поперечной плоскостью симметрии 7. На каркасе 2, выполнены площадки техоб служивания 8. Каркас 2 установлен на систему вертикальных стальных стоек

4, которые закреплены верхними концами на узлах каркаса 2 и нижними концами жестко закреплены на фундаментных основаниях 5. Система верти кальных стоек 4 образует несколько продольных рядов (например, девять рядов) и несколько поперечных рядов (например, пять рядов). Под каждой строкой модулей 1 (фиг ° 1 и 3)расположен рельсовый путь 9 для проезда манипулятора 10 со сменным модулем

11. Высота вертикальных стоек 4 определена с учетом высоты модуля 1 и высоты подъемной площадки манипулятора 10.

Стальной каркас 2 выполнен иэ плоских поперечных ферм 12 (фиг.4) и плоских продольных ферм 13, которые, пересекаясь, образуют решетчатую конструкцию с вертикальными сквозными отверстиями — ячейками 3 для размещения в них модулей 1. Каждая плоская ферма 12 и 13 состоит из

\ верхнего и нижнего поясов, вертикальных элементов 14 в линиях пересечения ферм 12 и 13 и раскосов 15. Возможно иное выполнение конструкции каркаса. В каждой ячейке 3 расположен узел компенсации температурных деформаций каркаса ячейки 3. Узел компенсации температурных деформаций каркаса ячейки 3 имеет расположенную

15 горизонтально подвеску в виде рамы

16 с проемом 17 для прохода модуля

1 снизу при его установке на раму 16.

Рама 16 подвешена на стальной каркас

2 с помощью четырех вертикальных

20 стержней 18-21, выполненных с равной длиной h . .Каждый нз стержней с помощью шарнира 22 подвешен своим верхним концом на каркасе 2, а нижним концом с помощью шарнира 23 закреплен на соответствующем углу рамы 16.

В вертикальных плоскостях, проведен1 ных через пары вертикальных рычагов

18-21, горизонтально расположены про"

З0 дольные и поперечные стержни 24-27, каждый из которых первым концом с помощью шарнира 28 закреплен на каркасе 2, а вторым концом с помощью шарнира 29 закреплен на одном иэ вертикальных стержней 18-21 (фиг.4-7}, Рама 16 размещена в ячейке 3 с зазорами со всех сторон для воэмож ности ее компенсационного перемещения в горизонтальной плоскости.йар<О ниры 22 и 28 закреплены на каркасе

2 с помощью кронштейнов 30 и 31 (фиг.6). Модуль 1 закреплен на раме

16 с помощью опор 32 модуля, которые выдвигаются из модуля 1 после подъе ма модуля 1 на расчетную высоту и опираются сверху на раму 16 (фиг.5 и 6). Продольные стержни 24 и 25 pasны между собой по длине, параллельны и соединены с вертикальными рычагами 18 и 19 соответственно в точках, отстоящих на расстоянии а от верхнего конца рычага. Стержни 24 и 25 расположены горизонтально, каждый иэ них закреплен шарнирно первым концом на каркасе и вторым концом ориентирован в сторону поперечной плоскости

I симметрии 7 каркаса. В каждой i -ой ячейке каркаса 2 длина Р„ „ стержня

24 и 25 и расстояние а подобраны из

1277946 условия автоматической компенсации температурного расширения стального каркаса 2 за. счет встречного перемещения рамы 16 под действием удлиняющихся стержней 24 и 25. 5

Поперечные стержни 26 и 27 равны по длине, параллельны между собой н соединены с вертикальными стержнями

18 и 21 соответственно в точках, от.стоящих от верхних концов этих рычагов на расстоянии Ь . Стержни 26 и

27 расположены горизонтально, каждый из них первым концом шарнирно закреплен на каркасе 2 и вторым концом ориентированы в сторону продольной плоскости симметрии 6 каркаса .2.

В каждой i-ой ячейке каркаса длина стержня Р„ „ и расстояние b определены из условия компенсации температурного расширения, стального каркаса 2 за счет встречного смещения рамы 16, которое автоматически происходит под действием удлиняющихся при изменении температуры стержней 26 и 27.

Таким образом а и Ь находятся из выражений:

f про (Ñ(, -OL )

L 046

h f (ос, -с )

"Ж

M к„ где L u M — расстояние от центра

i-ой ячейки до поперечной и продольной плоскостей симметрии каркаса.

Вертикальные стержни могут быть 35 стальными, а продольные и поперечные стержни из алюминиевых сплавов.

Вертикальные стержни 18-21 в зависимости от величины. изгибающего момента могут быть. выполнены в виде квадратных стальных труб, например, сечением 100 х 100 мм или в виде двутавровых элементов. Алюминиевые стержни 24-27 работают только напродольные усилия, они могут быть вы45 полнены в виде круглых труб, например, диаметром 80 х 6 мм. Шаровые шарниры 22, 23, 28 и 29 могут быть различной конструкции. Длины алюминиевых стержней P„ > и 0„ „, разме50 ры а.и Ь подбираются для каждой

i-ой ячейки каркаса с учетом конкретных условий ° Рама 16 — сварная из стальных элементов, например квадратных труб 160 х 160 х 8 мм.

Рассмотрим работу стержневой системы по компенсации температурного расширения стального каркаса 2 при изменении температуры окружающего воздуха и элементов конструкции опорного сооружения. На фиг.8 показана схема температурного расширения каркаса 2 и смещения центра В ячейки каркаса при изменении температуры относительно неподвижной точки А.

Очевидно, что перемещение ВВ, равно

Ь =ВВ,=АВ- и и о, где 6 и — перепад температуры. Перемещение Ь =BB = о

=Let x, и перемещение 6 =ВВ =И х

x bt cc . Компенсация перемещения

ВВ осуществляется путем встречного перемещения рамы 16 при повороте всех стержней 18-21 в вертикальных плоскостях, параллельных продольной плоскости симметрии 6 каркаса 2 (фиг.9). Первоначальное положение (КИ) рамы 16 поддержано вертикально расположенными стержнями ЕИ и ЛК и алюминиевым стержнем РЖ, при этом центр ячейки (т.В) расположен на одной вертикальной линии с центром рамы 16.

При повьппении температуры на центр ячейки перемещается на величину Ь, в т.В, а шарниры Е,Р,Л смещаются в точки Е,, Р,, Л,. Если бы стержень РЖ был выполнен стальным, то рама 16 заняла бы положение К,И, стержни заняли бы положение Е, И, и

Л,К,, стержень РЖ занял бы положение

Р, Ж,. При этом центр рамы 16 (т.П) был бы расположен на одной вертикали с центром ячейки В, т.е. рама 16 и размещенный на раме модуль были бы смещены относительно точки А на величину Ь, . Однако стержень РЖ выполнен из алюминиевых сплавов, коэффициент температурного линейного расширения которых значительно вьппе (ссц =22.10 ), чем у стали (с4 =11 х х 10 ), поэтому стержень удлиняется больше на величину 4 Р = 8 ° 6 (с „о ), чем в том случае, если бы он был стальным. Именно это дополнительное удлинение алюминиевого стержня Ь g является причиной отклонения стержня ЕИ на угол 61<, из положения

Е< И1 в положение Е, И и сохранения прежнего положения КИ рамы 16. Для обеспечения компенсационного встречного смещения рамы 16 на величину 4, необходимо подобрать длину Р„, алюминиевого стержня и расстояние а из подобия треугольников Е, И,И и

Е,Ж,Ж

1277946

Е, Ж, Ж, Ж еш (1)

Е, Н, И, И

Учитывая, что Е„Ж, =а., Е<И,. =h»

Ж,E дУ,=P. a to (о(-о() и И<И = д, =L дй K определяем искомое значение

О при остальных заданных параметрах

h» F» gt » L» <С»»о4с

Ж4 Ж0 af а ЕЖ = — — — ° ЕИ= — h

И И at

g at (м,-e(,) ас о с

h E (о(-о,) а — — — --ч — - -" (2)

L o c

Длина стержня 1„ или расстояние а выбираются в каждом конкретном случае произвольно из конструктивных соображений.

На фиг..10 представлена схема компенсации перемещения ВВ> центра ячейки каркаса при его температурном расширении. Компенсация производится встречным перемещением рамы 16 вместе с расположенным «а ней модулем за счет дополнительного удлинения стержня ФТ, выполненного иэ алюминиевых сплавов. Произведя аналогйчные рассуждения и расчеты, получим расчетное выражение для величины 17 .Иэ подобия треугольников JI T, Т и

JI X X видно

Л Т Т Т ! л х, х,х

Подставим в (3) следующие обозначения и определения Л Т =Ь; Л Х1 Ь; длина стержня ТФ=чп, дополнительное удлинение стержня ТФ равно а, m=T,Т аш о6 с)» Х» X = az =m Ь t ° о4c

b m. at (о -pL ) и N ° at ac откуда

Ь вЂ” ... (4) (К

Длина алюминиевого стержня 2 „ „ или расстояние Ь определяются в ,каждом случае произвольно, исходя из конструктивных соображений.

Совокупность четырех равных по длине вертикальных стержней и жесткой горизонтальной рамы 16 в каждой ячейке каркаса работает при компенсационном перемещении рамы 16 как прост ранственный параллелограммный механизм, обеспечивающий независимое перемещение рамы 16 в каждом иэ взаимно перпендикулярных направлений. Необходимо отметить, что углы поворота вертикальных стержней при их компенсационном повороте весьма малы, поэтому вертикальное смещение рамы при этом будет весьма малым. Пример. Опрвделение конструктивных параметров для удаленной от центра каркаса ячейки. Пусть L =

40 м; М = 20 м; h = 2 м; д ь — 50 С. Температурное перемещение центра с» ячейки равно

10 д,=Lat о о =-40000.50.11.10 =22 мм;

a =МЬй wñ =20000.50.11 ° 10 =11 мм

Суммарное ле емешение

4 = 4", — 4" = 122» т 11. =24,6 ич.

Следовательно, изменение расстояния между центрами диаметрально расположенных ячеек 26,6 х 2 =49,2 мм, что недопустимо.

Определяем конструктивные параметры а,Ъ,9,, 8, считая заданными длины алюминиевых стержней 0„ „А =5м, P„ „ =2,8 м. По формуле (2) ойределяем а = 0,25 м, по формуле 4 определяем b = 0,28 м.

Определяем углы поворота О, и 8 вертикальных стержней ЕИ и ЛХ. Из треугольника Е, ИИ»(фиг.9) очевидно

А, 22 о

t@8 = — = — — — =Π011 Q Π37

h 2000

» из треугольников Х, ХЛ (фиг. 10). оче30 видно

tg = - =: — -- =Π0055 v =Π18

11

Ю

h 2000

Отклонения стержней в диагональных вертикальных плоскостях таковы:

3» 9 ° »сД,-9,* = 37 т 18 =0 41

Определяем подъем рамы при отклонении стержней на угол О 41 и наибольо нем горизонтальном сменеиии рамы иа величину .Г22» + 11 = 24,6 мм. Оче40 видно величина подъема рамы при

h=2000 мм равна

8 =2000 м — .12000 мм» вЂ” 24,6

=2000-1999,87=0, 13 мм.

t*

Величина 0,13 мм укладывается в допуск + 0 5 мм на расположение всех модулей в одной горизонтальной плоскости.

На фиг.11 представлена схема.рас50 положения продольных и поперечных алюминиевых стержней в зависимости от квадрантов Т-117 каркаса 2. Стержни 24 и 25 в каждой ячейке закреплены одними концами к рычагам 18 и 19, 55 ближними к поперечной плоскости 7 каркаса 2, а стержни 26 и 27 закреплены на рычагах 18 и 21, ближних к продольной плоскости симметрии 6.

12 ь х,р («-ы ) п ц г

На фиг.12 дана примерная конструкция узла крепления модуля на раму (узел типа шар-конусное отверстие ).

Сферическая головка 33 с радиусом

40 мм размещена на винте М56х2 (поз.

34), который с возможностью регулировки по высоте закреплен на раме

16. На выдвижной опоре 32 модуля ) закреплен конический ловитель 35, Так как диаметр конусного отверстия ловителя 35 больше диаметра контактной ок.нужности 36, то при установке модуля 1 автоматически обеспечивается центровка модуля под действием собственного веса. Допустимая неточность наведения манипулятора +20 мм.

Эта неточность наведения компенсируется при автоматической самоцентровке модуля.

Применение изобретения данной конструкции позволяет повысить стабильность взаимного расположения модулей при изменении температуры.

77946 8 тикальных стержня, шарнирно соединенных с каркасом и подвеской, четыре попарно равных и горизонтально установленных в продольном и поперечном направлениях стержня, одни концы которых шарнирно закреплены на каркасе, а другие концы шарнирно закреплены на вертикальных стержнях с образованием взаимноперпендикулярных поверх-!

О ностей, проходящих через вертикальные стержни, при этом фундаментное основание выполнено в виде отдельных фундаментных оснований, стойки каркаса установлены на последних, а рас15 стояния от закрепления продольных и поперечных стержней на вертикальных стержнях до крепления вертикальных стержней на каркасе определяются из выражений:

Опора для размещения модулей, содержащая стальной каркас с ячейками, стойки и фундаментное основание, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности в эксплуатации путем повышения стабильности расстояний между модулями в ячейках каркаса при изменении температуры, каждая ячейка снабжена узлом компенсации температурных деформаций каркаса ячейки, содержащим установленную с зазором в ячейке горизонтальную подвеску в виде рамы с проемом под модуль, опоры модуля, установленные с возможностью поступательного перемещения в углах подвески, четыре вер30

Р прад

40 ь

Формула изобретения где

< ngn (ki

М ф.

h — длина вертикальных стержней;

М вЂ” расстояние от центра

i-ой ячейки до поперечной и продольной плоскостей симметрии каркаса, 2 — длины продольных и попепоп речных стержней;

oL, — коэффициенты температурного линейного расширения продольных и поперечных стержней;

М вЂ” коэффициенты температурного линейного расширения вертикальных стержней и каркаса.!

277966

А -A

Ю- 6 по&риуатц

Фиг, 5

Ю

Я

У5 и гю !

7, tf /5

Ф// Z. O

1277946

1277946 иг У

Фиг. (О

1277946

Фиа 11

Фиг. 12

Составитель К.Фоломеев

Редактор Г.Гербер Техред JI.Cåðäþêîâà Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6780/2 Тираж 468 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