Стенд для испытания подкрановых балок на выносливость

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям подкрановых балок на выносливость в условиях эксплуатации. Стенд для испытания подкрановых балок на выносливость содержит фундамент, жестко закрепленную на нем раму, шарнирно закрепленные на раме балансирные тележки, установленные колесами вверх и ориентированные по двум параллельным осям, модель мостового крана с балансирными колесами, соединенную с ней горизонтальную связь для фиксации модели мостового крана в продольном направлении, присоединенную к раме механизма продольного возвратно-поступательного перемещения с заданной амплитудой, один или два силовых гидродомкрата для нагружения испытываемых балок, размещенные между рамой модели мостового крана и рамой стенда, шатун и соединенный с ним механизм продольного возвратно-поступательного перемещения с заданной амплитудой. На нижних и верхних поясах нижнего и верхнего блоков испытываемых балок соответственно закреплены направляющие рельсы, посредством которых нижний блок испытываемых балок опирается на балансирные тележки, и на которые опирается своими балансирными колесами модель мостового крана. Верхний блок испытываемых балок соединен с нижним блоком испытываемых балок посредством нескольких шарниров, при этом шатун соединен с одним из крайних шарниров. Данное изобретение направлено на повышение достоверности и расширение функциональных возможностей испытаний. 4 ил.

Предлагаемое изобретение относится к испытаниям подкрановых балок на выносливость подвижно-сосредоточенными нагрузками.

Известен стенд для испытаний [1, а.с 1686355]. Он предназначен для испытаний блока из двух балок и имитирует подвижно-сосредоточенные воздействия: вертикальные Р, горизонтальные Т силы и крутящие моменты М_кр. Примем известное решение за аналог. Недостаток аналога - невозможность испытания неразрезных подкрановых балок.

Технический результат изобретения - повышение достоверности испытаний и расширение функциональных возможностей стенда.

Он достигнут тем, что стенд для испытания подкрановых балок на выносливость содержит фундамент и жестко закрепленную на нем раму. На раме шарнирно закреплены балансирные тележки, установленные колесами вверх и ориентированные по двум параллельным осям.

Модель мостового крана с балансирными тележками фиксируется в продольном направлении горизонтальной связью.

Один или два силовых гидродомкрата, размещенные между рамой модели мостового крана и рамой стенда, нагружают испытываемые балки, а шатун механизма продольного возвратно-поступательного перемещения сообщает испытываемым балкам колебания с заданной амплитудой.

На нижних поясах нижнего блока испытываемых балок закреплены направляющие рельсы, посредством которых нижний блок испытываемых балок опирается на балансирные тележки.

Верхний и нижний блоки испытываемых балок соединены друг с другом посредством нескольких шарниров. На верхних поясах верхнего блока испытываемых балок закреплены направляющие рельсы, на которые опираются колесами балансирные тележки модели мостового крана.

Шатун соединен валом с двумя крайними шарнирами, а горизонтальная связь соединена с рамой механизма продольного возвратно-поступательные перемещения с заданной амплитудой.

В стенде одновременно испытываются два блока балок, соединенных друг с другом несколькими шарнирами, причем нижний блок балок оснащен направляющими рельсами снизу и опирается ими на колеса балансирных тележек, а верхний блок балок оснащен направляющими рельсами сверху.

Модель мостового крана опирается колесами балансирных тележек на рельсы верхнего блока испытываемых балок, а шатун, сообщающий балкам возвратно-поступательные движения, соединен с одним из крайних шарниров.

Сопоставление с аналогом показывает существенные отличия разработанного стенда. Стенд позволяет одновременно испытывать в идентичных условиях четыре балки как разрезные, так и неразрезные, причем каждая балка испытывается в двух зонах и, следовательно, эквивалентна двум балкам.

На фиг.1 показан стенд, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А; на фиг.3 - вид Б на фиг.2; на фиг.4 - узел шарнирного соединения блоков балок и шарнирного крепления шатуна.

Стенд установлен на фундаменте 1. Рама 2 стенда жестко закреплена на фундаменте 1. Балансирные тележки 3 закреплены на раме 2 шарнирно и с возможностью изменения их базового расстояния Б и числа балансирных тележек [1, а.с. 1686335, фиг.5, 6].

На балансирные тележки 3, обращенные колесами вверх, через рельсы 4 опираются нижние испытываемые параллельные друг другу балки a и b (см. фиг.2.), соединенные в блок балок 5. Рельсы 4 закреплены на нижних поясах блока балок 5 с эксцентриситетом или без него.

Каждая испытываемая балка a и b наклонена к вертикали под углом α (0... 6^o). Наклонная установка к вертикали испытываемых балок a и b обеспечивает имитацию сил горизонтального торможения Т кранов [2, патент 1677583]. В каждом блоке испытываемые балки соединены связями (показано схематично).

На нижнем блоке балок 5 установлено несколько шарниров 6.

Шарниры 6 на испытываемых балках a и b соосны друг другу и образуют пары шарниров 6 (см. фиг.2).

На шарниры 6 опирается верхний блок балок 7. Этот блок 7 аналогичен блоку 5, но рельсы 4 установлены на нем на верхних поясах испытываемых балок a и b.

На верхний блок балок 7 через рельсы 4 опираются колеса балансирных тележек 8 модели мостового крана 9.

На фиг. 1 показана модель мостового крана грузоподъемностью 100 т, опирающегося на восемь колес. Может быть установлена и модель мостового крана грузоподъемностью 50 т, опирающегося на четыре колеса. Модель мостового крана 9 содержит концевые балки с и основную d. На основной балке d установлены один или два силовых домкрата 10, нагружающих модель мостового крана 9 и блоки балок 5 и 7.

Опорная реакция одного или двух домкратов 10 воспринимается балкой d, соединяющей колонны f рамы стенда 2. Колонны f заанкерены в фундаменте 1.

Механизм продольного возвратно-поступательного перемещения обеспечивает колебания испытываемых балок с заданной амплитудой [3, патент 840679]. Рама этого механизма соединена горизонтальными связями 11 с моделью мостового крана 9.

Следовательно, связи 11 исключают самопроизвольные продольные перемещения модели мостового крана по отношению к неподвижному фундаменту стенда. Связи 11 воспринимают горизонтальные усилия, возникающие при работе механизма продольного возвратно-поступательного перемещения.

Два крайних шарнира 6 блоков 5 и 7 балок соединены валом 12 и шатуном 13 с массивным маховиком, аккумулирующим кинематическую энергию и предохраняющим электродвигатель привода от перегрузок.

Массивный маховик механизма продольного возвратно-поступательного перемещения соединен с блоками балок 5 и 7 шатуном 13 через вал 12 и сообщает этим блоками балок движение с заданной амплитудой.

Возвратно-поступательного перемещения блоков 5 и 7 балок обеспечивает создание циклической подвижно-сосредоточенной нагрузки такой же, как в реальных условиях эксплуатации балок.

На фиг.1 показано три шарнира 6, установленные на испытываемых балках а стенда. На балках в стенда установлены соосные (см. фиг.2) шарниры 6. Крайние шарниры 6 соединены валом 12 для присоединения шатуна 13.

В случае, показанном на фиг.1, имитируется работа неразрезного подкранового пути. Число шарниров 6 может быть увеличено или уменьшено. Между шарнирами 6 может быть зафиксированы одинаковые L или разные L₁, L₂, L₃ пролеты.

В случае уменьшения числа шарниров 6 до двух имитируется работа разрезных испытываемых балок a и b. Шарниры 6 могут быть установлены или на самом краю блока балок, или на некотором расстоянии от его торца (имитируется работа двухконсольной балки). На фиг.2 видно, что шарниры 6 на балках а и b соосны друг другу.

Стенд монтируется и работает следующим образом. Монтируется рама 2 без верхней балки i стенда. Затем монтируют балансирные тележки 3 и устанавливается проектное расстояние между ними (база Б).

Испытываемые балки а и b параллельны друг другу и соединены в единый блок балок. Соединительные устройства каждого блока балок позволяют регулировать расстояние между продольными осями испытываемых балок a и b. Установка испытываемых балок а и b под некоторым углом α к вертикали обеспечивает имитацию горизонтальных сил Т, действующих на них.

На нижнем блоке балок 5 рельсы 4 закреплены снизу, а шарниры 6 сверху. На верхнем блоке балок 7 наоборот рельсы 4 закреплены сверху, а шарниры 6 снизу.

Шатун 13 соединен с двумя крайними шарнирами посредством вала 12. Шатун обеспечивает продольное возвратно-поступательное движение блоков 5 и 7 балок с заданной амплитудой. Верхний блок балок 7 опускается сверху и фиксируется шарнирами 6 на нижнем блоке 5.

Модель мостового крана 9, содержащая балансирные тележки 8, концевые балки с и главные балки d, монтируется в сборке и опирается колесами балансирных тележек 8 на рельсы 4 верхнего блока 7 балок. Затем модель мостового крана фиксируют в продольном направлении связями 11, соединяющими ее с рамой механизма продольного возвратно-поступательного перемещения.

На главную балку d модели мостового крана 9 устанавливаются один или два домкрата 10. Колонны f рамы 2 соединяют друг с другом балкой i стенда, в которую и упираются поршни домкратов 10, включают подачу масла в домкраты 10 и производят загружение блоков 5 и 7 балок вертикальными силами Р. Эти силы передаются колесами балансирных тележек 8 от модели мостового крана 9 на верхний блок 7, затем через шарниры 6 на нижний блок балок 5 и далее на колеса нижних балансирных тележек 3 и на фундамент 1 стенда. Через колонны f внутренние усилия в стенде взаимно уравновешиваются.

Затем включают механизм продольного возвратно-поступательного перемещения, и шатун 13 сообщает блокам 5 и 7 балок циклическое движение с заданной амплитудой.

Каждая из испытываемых балок а и b балок испытывается на выносливость в зоне под колесами каждой балансирной тележки. Проход каждого из колес в одну сторону обеспечивает один цикл загружения. Перемещение блока балок в одну сторону происходит за 1 секунду.

Легко определить общую высокую производительность стенда за сутки 3600•8•2•24 = 1384400 циклов, где 3600 - число секунд в часу; 8 - число балансирных тележек; 2 - число колес в каждой балансирной тележке; 24 - число часов в сутках.

Обычно в цехах с интенсивным тяжелым режимом работы (8К, 7К) накапливается 0,8...0,7 миллиона циклов нагружений в год.

Экономический результат возникает от повышения достоверности испытаний, так как условие загружения испытываемых балок а и b такие же, как в действующих цехах. На стенде обеспечена имитация работы как разрезных, так и неразрезных подкрановых балок двух смежных пролетов цеха.

Надежность стенда высокая, такая же, как и у аналога, действующего в лаборатории "Выносливости" Пензенской ГАСА и эксплуатирующегося круглосуточно, непрерывно в автоматическом режиме с аварийной многократной защитой.

Источники информации 1. Нежданов К. К., Нежданов С.К. и др. Стенд для испытания подкрановых балок на выносливость: а.с. 1686335, СССР, G 01 М 17/00 // Б.И. - 1991. - N 39.

2. Нежданов К.К., Нежданов С.К. и др. Стенд для испытаний балок на выносливость: патент России 1677583, G 01 N 31/34, действует с 27.10.1993 г.

3. Нежданов К. К. Стенд для испытаний балок на выносливость: патент России 840679, G 01 М 5/00, действует с 8.10.1993 г.

Формула изобретения

Стенд для испытания подкрановых балок на выносливость, содержащий фундамент, жестко закрепленную на нем раму, шарнирно закрепленные на раме балансирные тележки, установленные колесами вверх и ориентированные по двум параллельным осям, модель мостового крана с балансирными колесами, соединенную с ней горизонтальную связь для фиксации модели мостового крана в продольном направлении, один или два силовых гидродомкрата для нагружения испытываемых балок, размещенные между рамой модели мостового крана и рамой стенда, шатун и соединенный с ним механизм продольного возвратно-поступательного перемещения с заданной амплитудой, при этом на нижних поясах нижнего блока испытываемых балок закреплены направляющие рельсы, посредством которых нижний блок испытываемых балок опирается на балансирные тележки, отличающийся тем, что верхний блок испытываемых балок соединен с нижним блоком испытываемых балок посредством нескольких шарниров, при этом на верхних поясах верхнего блока испытуемых балок также закреплены направляющие рельсы, на которые опирается своими балансирными колесами модель мостового крана, шатун соединен с одним из крайних шарниров, а горизонтальная связь соединена с рамой механизма продольного возвратно-поступательного перемещения с заданной амплитудой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4