Продольно-неподвижная поперечно-подвижная опорная часть моста

 

Изобретение относится к мостостроению и касается конструкции продольно-неподвижной поперечно-подвижной опорной части моста. Опорная часть содержит соединенные с пролетным строением и опорой верхний и нижний балансиры, связанные друг с другом шарниром с цилиндрической поверхностью и ограничителями перемещения вдоль оси моста. Отличие состоит в том, что опорная часть снабжена шевронными реечными передачами, имеющими по одной рейке, прикрепленной к каждому балансиру с разных торцов шарнира, и сопряженной с ней шестерней с диаметром делительной окружности, равным диаметру шарнира, и установленной на скользящей посадке на каждой из цапф шарнира, размещенного с возможностью ограниченного качения вдоль моста и скольжения относительно обоих балансиров поперек моста, при этом минимальная длина пути скольжения шестерен по цапфам шарнира равна половине заданного поперечного перемещения опорной части, а радиус шарнира определен по приведенной зависимости. 2 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к строительной конструкции и может быть использовано в мостостроении при изготовлении опорных частей мостов и других широких линейно протяженных конструкций.

Известна продольно-неподвижная поперечно-подвижная опорная часть моста, включающая верхний и нижний балансиры, связанные друг с другом шарниром с цилиндрической поверхностью. Шарнир выполнен с плотным касанием по прокладке из политетрафторэтилена с обеспечением перемещения по ней вдоль оси шарнира, направленной поперек оси моста.

Основным недостатком опорных частей скольжения является ненадежность работы конструкции из-за наличия элемента скольжения с политетрафторэтиленовой плитой, подверженной старению, быстрой изнашиваемости, резкому увеличению коэффициента трения при засорении контактных поверхностей и низких температурах.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является продольно-неподвижная поперечно-подвижная опорная часть моста, включающая верхний и нижний балансиры, связанные друг с другом шарниром с цилиндрической поверхностью, ограничителями перемещения вдоль оси моста и плоскостью скольжения с применением политетрафторэтилена, располагающейся вне поверхности цилиндрического шарнира и ориентированной с обеспечением перемещения поперек оси моста.

Недостатком данной опорной части является ненадежность работы конструкции из-за наличия элемента скольжения с политетрафторэтиленовой плитой, в результате чего усложняется конструкция опорной части, поскольку требуется применение в ней различных по своим свойствам материалов, учета этих свойств при проектировании, изготовления и монтаже, повышая трудоемкость этих операций.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности работы опорной части за счет исключения применения в ней дополнительных элементов скольжения, обеспечении гашения колебаний от динамических воздействий.

Для достижения технического эффекта продольно-неподвижная поперечно-подвижная опорная часть моста включает соединенные с пролетным строением и опорой верхний и нижний балансиры, связанные друг с другом шарниром с цилиндрической поверхностью и ограничителями перемещения вдоль оси моста, и снабжена шевронными реечными передачами, содержащими по одной рейке, прикрепленной к каждому балансиру с разных торцов шарнира, и сопряженной с ней шестерне с диаметром делительной окружности, равным диаметру шарнира, и установленной на скользящей посадке на каждой из цапф шарнира, размещенного с возможностью ограниченного качения вдоль моста и скольжения обоих балансиров поперек моста, при этом минимальная длина пути скольжения шестерен по цапфам шарнира равна половине заданного поперечного перемещения опорной части, а радиус гарнира r определен выражением где К экспериментально определенный коэффициент вращательно-осевого перемещения катка; Δ и δ накопительные длины перемещений опорной части соответственно вдоль и поперек оси моста в единицу времени, мм/сутки; l длина контактной поверхности шарнира, мм; G модуль сдвига материала шарнира, МПа; H горизонтальное усилие на опорную часть в направлении поперек оси моста, Н.

Кроме того, один из балансиров составлен из двух частей, сопряженных между собой через цилиндрический шарнир, ось которого направлена вдоль оси моста.

Помимо этого, ограничители выполнены из элементов дугообразной формы, установленных с обеспечением ограниченного качения шарнира и перемещения балансиров относительно друг друга в направлении поперек оси моста, при этом элементы размещены за длиной пути качения шарнира.

На фиг. 1 показан фасад (поперек оси моста) продольно неподвижной поперечно-подвижной опорной части, смещенной в крайнее левое поперечное положение; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, что и на фиг. 1, но с ограничителями в виде элементов дугообразной формы; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 то же, что на фиг. 3, но при смещении в крайнее правое положение; на фиг. 6 вариант присоединения элементов дугообразной формы к верхнему балансиру на фиг. 4; на фиг. 7 вариант выполнения нижнего балансира в виде сопряженных между собой через цилиндрический шарнир двух частей на фиг. 1; на фиг. 8 то же, что и на фиг. 1, но с четырьмя реечными передачами.

Продольно-неподвижная поперечно-подвижная опорная часть моста включает верхний 1 и нижний 2 балансиры, размещенный между ними цилиндрический шарнир 3 и шевронные реечные передачи с рейками 4 и шестернями 5, установленными на цапфах 6 шарнира на шпонках или шлицах 7. К балансирам прикреплены ограничители 8, которые могут быть выполнены в виде либо раздельных дугообразных элементов 9, либо объединенных одним концом между собой 10. Один из балансиров может быть составлен по толщине из двух частей 11 и 12, сопряженных между собой через цилиндрический шарнир.

При поперечных температурных перемещениях пролетного строения моста им всегда сопутствуют и продольные перемещения, вызываемые либо воздействием температуры, либо нагрузки. При допускаемых ограниченных продольных перемещениях l (фиг. 2) верхнего балансира 1, вращается шарнир 3 между ним и нижним балансиром 2. Одновременно вращаются установленные на скользящей посадке на цапфах 6 шарнира шестерни 5 по рейкам 4.

Шевронные реечные передачи, препятствуя соскакиванию шестерен с реек, являются противоугонным устройством, предназначенным только для предотвращения произвольного поворота шарнира в плане. Они обеспечивают поступательное качение шарнира за счет принудительного его вращения. Вращение шарнира создается одинаковыми крутящими моментами, передаваемыми от обоих балансиров 1 и 2 через шестерни 5, шпонки 7 и цапфы 6 на шарнир 3. Этим исключается проскальзывание при качении шарнира, что возможно при повышенном загрязнении опорной части. Минимальная длина контактной поверхности l шарнира и балансира определяется выражением где b расчетная длина контактной поверхности шарнира и каждого балансира; d диаметр шарнира;
а длина заданного ограниченного продольного перемещения опорной части.

При поперечном перемещении пролетного строения взаимодействие каждой шестерни только с одной рейкой не препятствует смещению шарнира вдоль его оси относительно балансиров. При этом рейки увлекают за собой шестерни, которые свободно скользят по цапфам. Длина пути этого скольжения составляет не менее половины заданного поперечного перемещения пролетного строения, как это следует из фиг. 5. Для обеспечения нормального скольжения соотношение длины втулки шестерни к диаметру цапфы принимают не менее 0,8.

Указанное скольжение всегда происходит одновременно с ограниченным покачиванием шарнира в продольном направлении вследствие воздействия температуры и нагружения. Как показали результаты эксперимента коэффициент трения скольжения шарнира вдоль его оси, за счет обнаруженного эффекта вращательно-осевого его перемещения, значительно меньше при всегда имеющемся при эксплуатации покачивании шарнира, чем при его отсутствии. Использование этого эффекта позволяет отказаться от применения элементов скольжения и выполнять шарнир и балансиры из одного материала, например, высокопрочной стали.

В процессе монтажа пролетного строения или его эксплуатации балансиры могут оказаться непараллельными в поперечном сечении моста. Вследствие этого может возникнуть концентратор напряжений на более нагруженном участке контактной поверхности, что может привести к появлению задиров или других дефектов на ней, которые будут препятствовать продольному вращательно-осевому перемещению шарнира. Во избежание этого целесообразно один из балансиров делать по толщине составным из частей 11 и 12 (фиг. 7).

Они сопряжены между собой по цилиндрической поверхности, которая может быть образована обращенными друг к другу выпуклой и вогнутой поверхностями этих частей. Ось этой поверхности перпендикулярна оси шарнира. В этом случае неравномерность передачи на шарнир опорной нагрузки будет компенсирована взаимным поворотом частей 11 и 12 относительно друг друга.

Предлагаемая продольно-неподвижная поперечно-подвижная опорная часть исключает применение в ней дополнительных элементов скольжения и позволяет использовать только один тип материала в ее конструкции, например, высокопрочные стали и наплавки, и за счет этого повысить надежность ее работы.

Формула изобретения

1. Продольно-неподвижная поперечно-подвижная опорная часть моста, содержащая соединенные с пролетным строением и опорой верхний и нижний балансиры, связанные друг с другом шарниром с цилиндрической поверхностью и ограничителями перемещения вдоль оси моста, отличающаяся тем, что она снабжена шевронными реечными передачами, имеющими по одной рейке, прикрепленной к каждому балансиру с разных торцов шарнира, и сопряженной с ней шестерней с диаметром делительной окружности, равным диаметру шарнира, и установленной на скользящей посадке на каждой из цапф шарнира, размещенного с возможностью ограниченного качения вдоль моста и скольжения относительно обоих балансиров поперек моста, при этом минимальная длина пути скольжения шестерен по цапфам шарнира равна половине заданного поперечного перемещения опорной части, а радиус шарнира r определен из выражения

где k экспериментально определенный коэффициент вращательно-осевого перемещения шарнира поперек оси моста;
Δ и d накопительные длины перемещений опорной части соответственно вдоль и поперек оси моста в единицу времени, мм/сутки;
l длина контактной поверхности шарнира, мм;
G модуль сдвига материала шарнира, МПа;
H горизонтальное усилие на опорную часть в направлении поперек оси моста.

2. Опорная часть по п.1, отличающаяся тем, что один из балансиров выполнен из двух частей, сопряженных между собой через цилиндрический шарнир, ось которого направлена вдоль оси моста.

3. Опорная часть по п.1, отличающаяся тем, что ограничители перемещения выполнены из элементов дугообразной формы, установленных с возможностью ограниченного качения шарнира и перемещения балансиров относительно друг друга в направлении поперек оси моста, при этом элементы размещены за длиной пути качения шарнира.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8