Способ повышения несущей способности решетчатой стрелы экскаватора-драглайна

 

COOS CO8ETCHHX

РЕСА ЛИН

y1)g Е 02 F 3/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

AQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГННТ СССР (21 ) 465 6808/03 (22) 28. 02. 89 (46) 23. 05. 91. Бюл. И-" 19 (71) Производственное объединение

"Новокраматорский машино строительный

II завод (72) А. Г. Буренко, Н.А. Стецюк, Е. К, До быкина, А. И. Марченко и В. Н. Синицын (53) 621.879(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1273452, кл. Е 02 F 3/48, 1985.

Авторское св иде тельство СССР

И 1364662-, кл. Е 02 F 3/48, 1986.

„.ЯО„„Щ50Д80 А1

2 (54) спосоБ повьшжния несущкй споСОБНОСТИ РЕШЕТЧАТОЙ СТРЕПЫ 3KC:(M3Ð70 PA-Д РАГПАЙНА (57) Изобретение относится к способу повышения несущей способности решетчатой стрелы зкскаватора-драглайна.

Цель — снижение ме таллоемко с ти с трелы при увеличении ее длины путем увеличения сопротивления усталостным разрушениям за счет устранения изгибающих моментов и прогибов от собственной массы стрелы по меньшей мере в трех сечениях по длине стрелы с одновременным сохранением ее на1 650880

180 3 2Р

z sin - — — — -),, С, 1

1 а1 р à-= Ê

4 где дежности, уровня жесткости и устойчивости. Стрела содержит две вертикальные формы 1, раскосы, канат 5 со стяжкой, связанный с концами ферм

1, опорные стойки 13 постоянной высоты, среднюю опорную стойку 14 переменной высоты. Высоту опорных с /ек 13 определяют по формуле h

=1/4 сц1агсз1п 2/Р +Р/Р в п180н 2Р/С 11,1 необходимую величину хода центральной стойки 14 для обеспечения расИзобретение относится к экскаваторам-драглайнам, в частности к стрелам.

Цель изобретения — снижение металлоемкости стрелы при увеличении ее длины гутем увеличения сопротивления усталостным разрушениям эа счет устранения изгибающих моментов и прогибов от собственной массы стрелы по меньшей мере в трех сечениях по длине стрелы с одновременным сохранением ее надежности, уровня жесткости и устойчивости.

На фиг. 1 изображена стрела, вид сбоку; 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. 1; на фиг. 5 и 6 — расчетные схемы стрелы.

Стрела содержит две вертикальные

Фермы 1 (фиг. 1,2), связанные двумя решетками (раскосами) 2 (фиг. 2), расположенными в плоскости верхнего

3 и нижнего 4 поясов вертикальных ферм 1. Создание предварительного (дополнительного) сжатия с одновременным устранением прогибов осуществляется канатом 5, закрепленным по концам нижнего пояса у головного бло45 ка 6 стрелы и ее основания 7 (опорных проушин). С основанием стрелы 7 стягивающий канат 5 взаимосвязан посредством регулировочной стяжки 8 (фиг. 1), включающей корпус 9, вилку с регулировочным винтом 10, и гайкой 11 (фиг. 4). На расстоянии одной четвертой длины пролета от основания стрелы и головного блока канат 5 опирается на башмаки 12 двух взаимосвязанных со стрелой опорных стоек 13 постоянной высоты, а посредине пролета стрелы канат 5 опирается на башчетного усилия в канате 5 определяют по формуле 61/4 tg 180/Ъ 2P/Ñg1, где Р = ql/4 + G» — усилие от кана1 та 5, направленное перпендикулярно оси стрелы в стойках 13; q — погонная нагрузка от массы стрелы; Gq— сосредоточения нагрузки от массы стоек 13; P = q ° 1/4 + G — усилие от каната 5, направлейное перпендикулярно оси стрелы в стойке 14; С вЂ” осевая жесткость каната 5. б ил. мак опорной стойки 14 переменной высоты, установленной в центре пролета стрелы и взаимосвязанной с несущими поясами 3 и 4. Опорная стойка переменной высоты содержит нажимное устройство 15, отклоняющее канат и создающее необходимое с тя гив ающее усилие, которое включает нажимной винт 16 с башмаком 12 (фиг. 3).

Способ повышения несущей способности решетчатой стрелы осуществляется при следующей последовательности выполнения операций.

Нижний стягивающий канат 5 устанавливают, например, путем его опирания на башмаки 12 опорных стоек 13 постоянной высоты, значение которой определяют при проектировании стрелы по фо рмуле

1 (. 2P<+P

h = — t p arcs in (— — —--4 P длина пролета стрелы; реализуемые от стягивающего каната в направ ле ни и, пе р пе ндикулярном оси стрелы, усилия в стойках постоянной высоты, необходимые для устранения изгибающих моментов в стреле в местах установки этих стоек; по го иная равномерно распределенная нагрузка о т ве са стрелы с учетом угла наклона стрелы к горизонту; сосредоточенная на5 165 груз ка от ве са до полнительных стоек с учетом угла наклона стрелы; о1

Р= — + G — реализуемое от стя4 гивающего каната в направлении, перпенди- кулярном оси стрелы, усилие в це н т раль ной стойке переменной длины, необходимое для устранения изгибающего момента от веса стрелы в середине ее пролета;

С к — осевая жесткость стягивающего каната.

Затем регулировочной стяжкой 8 (фиг. 1) с помощью винта 10 и гайки

11 натягивают канат 5 (устраняя его провисающие) до положения параллельности оси стрелы на участке между дополнительными стойками 13. После этого создают предварительные напряжения сжатия в несущих поясах 3 и 4 с одновременным устранением изгибающих моментов от собственного веса стрелы в местах установки опорных стоек путем силового отклонения каната 5 опорной стойкой 14 переменной высоты, закручивая и выдвигая винт

16 с опорным болтом 12 в направлении, перпендикулярном продольной оси стрелы. При этом необходимую величину хода центральной стойки 14 переменной высоты, обеспечивающую необходимое усилие в стягивающем канате, определяют по формуле

1 180 3 2Р

tg ——

4 ф» С ° 1

Пример конкретного выполнения приводится применительно к решетчатой стреле серийно выпускаемого экскаватора-драглайна модели ЭШ-20/65 (емкость ковша 20 м, длина стрелы

65 м).

В выпускаемом экскаваторе-драглайне ЭШ-20/65 стрела выполнена шарнирно-сочлененной, т.е. состоящей из °

4 двух секций: верхней длиной 35 м и нижней длиной 30 м. Общий вес стрелы составляет GcTp = 60100 Kr. Вес металлоконструкции стрелы 52300 кг.

Ис поль зов ание пре длагаемо го способа позволяет спроектировать и изготовить однопролетную цельную стрелу длиной 1 = 65 м.

Исходные данные для расчета: дли-. на пролета 1 = 65 м = 6500 см; высота поперечного сечения стрелы иэ условия обеспечения общей устойчивости

Н = 270 см; площадь сечения несущих поясов — верхних F = 2 ° 32,5 см — 65 см2 (два прокатных уголка 140 х х 140 х 10), нижних F = 2 ° 32 5 см

65 см (характеристики раскосов — в вертикальной плоскости уголки 90 х х 90 х 8; F = 13,9 см; в горизон2. тальной плоскости уголки 75 х 75 х 6„ :

Ро = 8,78 см, шаг раскосов (рассто2.

15 я ие по поясам между узламн приварки)

1 = 2,5 м; равномерно распределенная погонная нагрузка. от собственного веса стрелы при указанных сечениях несущих поясов и раскосов q=1,7 кг/см; равномерно распределенная погонная нагрузка от собственного веса стрелы, с учетом угла наклона стрелы к горизонту /3 = 30, q=q . cos 30 =1,7 0,866=1,47 кг/см; . вес дополнительных стоек постоянной

I высоты G = 200 кг; сосредоточенная нагруэ ка о т ве са дополнительных стое к о с учетом наклона стрелы P = 30

G1=С, cos 30 = 200х0,866=173кг;

30 вес центральной стойки переменной вы1 соты G = 300 кг; сосредоточенная нагрузка от веса стойки переменной вы0 соты с учетом наклона стрелы P = 30

С=С, cos 30 = 300 х 0,866 = 260 кг; минимальное усилие сжатия стрелы

Р„„д = 40000 кг; максимальное усилие сжатия стрелы Рмакс 188000

Для стрелы с укаэанными параметрами значения "промежуточных" изгь40 бающих моментов от собственного веса в сечениях стрелы, удаленных на

1/4 длины пролета от ее середины, составляют

2 2

»P aP 1 47х6500

М . . .Я1 изг 32 32

1,9409 х 10 кг/см.

При этом дополнительные напряжения от изгиба в несущих поясах в этих сечениях составляют

5 + -- — - 111 кг/см

Ф Мн г 1 9409х10 ц HXF 270 х 65 (верхний пояс сжат, нижний растянут).

Значения параметров канатной сис- темы натяжения в случае использования предлагаемо го те хииче ско го решения: жесткость каната

1 650880

Ек Ек 1 1 х 10@ х 17 89

1 к 6500

= 3017,4 кг/см, где Е = 1,1 х 10 кг/см — модуль

6 упругости каната;

Е„ = 17,83 см — расчетная площадь сечения каната (канат ф 61,5 мм);

1к = 6500 см — длина каната. а1 1 47 х 6500

Р = -+С=- - — — — — +260

4 4

2648,75 кг; а1 1 47 х 6500 73 15

4 4

= 2561,75 кг (см. фиг. 3).

Угол отклонения каната в конечном положении на участке между опорными стойками постоянной высоты (фиг. 6) со с тавляе т

180 2P 180

0 = ——

/(1 С ° 1 лц

А

° 6500

25 — 3, 7036

Угол о тклонения каната на крайних участках (фиг. 6) равен

2Р + P

0(= arcsin (-- — — — sinOL) I

2 2561 75+2648. 75

2648,75

sin 3,7036) = arcsin 0,1895445

10,9262

Усилие натяжения в канате равно

35

1 1 — cos8 6500

S (-- — — — ) С

2 cos М " 2

1-0 997912 (— — — -) 3017,4= 20518 кг.

0,997912 0

Значение высоты дополнительных опорных стоек соответствует

h = — с8О(= — — -- tg 10 9262

1 6500 О

4 4

313,7 см.

Величина хода центрагп ной стойки переменной длины равна

1 6500

Л = - rgb = — — — eg 3 7036

4 4

Э

=1 05, 2 см.

h (= h + = 313,7+105,2=418,9 см. с

Высота центральной стойки перемен- 55 ной высоты в конечном положении (фиг. 1 и 6) составляет

Значение коэффициента асимметрии цикла в несущих поясах стрелы составляет

«Рма с+Бк 40000 + 20518

Рма кс +Б к 188000+20518 0 У 29

Минимальное напряжение сжатия в несущих поясах при этом составляет (- Гмин+ Sк g40000+20518 ЧИН =

Е 2х65

466 кг/см

Максимальные напряжения сжатия составляют д P g gq + Бк 1 88000+2051 8 макс Р> 2 х 65

= 1 604 кг/см

У где F = 2 х 65 = 130 см — суммарная у. площ адь н е сущих по я сов .

Как видно из данного примера, при исполь зов ании предлагаемо го способа для обеспечения благоприятной асимметрии цикла вполне достаточно. одного нижнего каната. При этом благоприятная асимметрия цикла создается по всей длине несущих поясов. В случае использования известно ro с по со ба применитепьно к данной стреле (т. е. к стреле с большим пролетом 1 = 65 м) в нижнем поясе на расстоянии 1/4 длины пролета от центра стрелы напряжения растяжения составляют 5 = 111 кг/см

Для того, чтобы обеспечить в этом месте нижнего пояса полученную асимметрию (Rg- = 0,29) при использовании известного способа необходимо для компенсации этого растяжения увеличить усилие в стягивающем канате (примерно, без учета cos 0() на

S = Q, 2F = 111х2х65=14430 кг.

При этом верхний пояс в данном сечении излишне пережимался, что ослабило его местную устойчивость. Увеличение же усилия натяжения в нижнем стягивающем канате потребовало бы уменьшен ия конечно ro угла о т клоне н ия каната, так как реализующее от стягивающе го каната усилие в направлении, перпендикулярном оси стрелы (усилие, устраняющее изгиб в середине пролета) P = 2 ° S sin Фк- для каждой конкретной стрелы с ее весовыми характеристиками величина постоянная. В свою очередь уменьшение конечного угла отклонения каната приводит к уменьшению жесткости канатной системы и стрелы в целом пропор1б50880

1803 2Р 1

sin — — — — )), С,1 угла ее наклона к го ризонту," сосредоточенная нагрузка от массы дополнительных стое к с уче том угла наклона стрелы:

Р= — +G

40 ск стягивающего каната; длина пролета

45 стрелы. ционально квадрату угла отклонения.

Поэтому в известном способе, чтобы увеличить по возможности конечный угол р к и осуществить при этом необходимое дожатие поясов, целесообразно дожимать стрелы двумя канатами — верхним и нижним.

В предлагаемом способе для стрел с большими длинами реализовать необходимую асимметрию цикла можно одним канатом. Масса стрелы, выполнения по предлагаемому способу, составляет

47180 кг против 52300 кг базовой модели.

Фо рмула изобретения

Способ повышения несущей способности решетчатой стрелы экскаваторадраглайна, включающий создание нижним стягивающим канатом предварительного

1 . 3P +P

h = — tgparcsin (= ——

4 Р затем, устраняя провисание каната, предварительно натягивают его до положения параллельности продольной оси стрелы на участке между упомянутыми дополнительными стойками, при этом величину хода центральной стойки переменной высоты определяют по формуле

1 IBO 2P

Ь=- с

4 л 1 0 1ю п1 где P = - + G — усилие от стягиваю4 щего каната в направлении, пе рпендикулярном оси стрелы, в стойках постоянной высоты, необходимое для устранения изгибающих моментов в .стреле в местах установки этих стоек;

q — погонная равномерно распределенная нагрузка от массы стрелы с учетом напряжения сжатия несущих поясов путем силового отклонения каната опорной стойкой переменной длины в середине пролета стрелы, о т л и ч а ю5 шийся тем, что, с целью снижения металлоемкости стрелы при увеличении ее длины путем увеличения сопротивления усталостным разрушением за счет устранения изгибающих моментов и прогибов от собственной массы стрелы по меньшей мере в трех сечениях по длине стрелы с одновременным сохранением ее надежности, уровня жесткости и ус15 том чиво сти нижнии стягивающий канат опирают на две дополнительные стойки постоянной высоты, установленнь|е на расстоянии одной четвертой длины проле та о т концов с тре лы, значение

20 которой определяют по формуле усилие, реализуемое от стягивающего каната в направлении, перпендикулярном оси стрелы, в центральной стойке переменной высоты, необходимое для устранения изгибающего момента от массы стрелы в середине ее пролета; осевая жесткость

1 650880

1 650880

Составитель В. Прокофьев

Редактор А.Мочъ ль Техред Л.Сердюкова Корректор И.Эрдейи

Заказ 1592 Тираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государстненного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1Î1