Способ повышения несущей способности решетчатой стрелы экскаватора-драглайна

(ц) Е 02 Е 3/48 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТВУ ТОР СКОМУ 2 ВЬж НИЯ АТОЙ СЕаЩЕЙ СПОЕЛЫ ЭКСКАВЛМ 19ное объединениемашиностроительный ится к способ нос ра-драглаина. оемкости стре ко, Н.А,СтецюкА. И. Марченко лины путем увеусталостнымтранения из 8. 8)свидетельЕ 02 Р 3/иде тель ствЕ 02 Г 3/ тво СССР8, 1985.о СССР8, 1986. о гибов от собпо меньшей медлине стрелыением ее наОО господа ственный номитетЯО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЬГГИЯПРи гннт сссР(57) Изобретение отноповышения несущей спочатой стрелы зкскаватЦель - снижение металлы при увеличении ееличения сопротивленияразрушениям за счет угибающих моментов и прственной массы стрелыре в трех сечениях пос одновременным сохрагде дежности, уровня жесткости и устойчивости. Стрела содержит две вертикальные формы 1, раскосы, канат 5со стяжкой, связанный с концами ферм1, опорные стойки 13 постоянной высоты, среднюю опорную стойку 14 переменной высо ты, Высо ту о по рных сиек 13 определяют по формуле Ь=1/4 гц 1 агся 1 п 2/Р +Р/Р я 1 п 180 й 2 Р/С 11,1необходимую величину хода центральной стойки 14 для обеспечения расИзобретение относится к экскаваторам-драглайнам, в частности кстрелам.Цель изобретения - снижение металлоемкости стрелы при увеличенииее длины гутем увеличения сопротивления усталостным разрушениям эасчет устранения изгибающих моментови прогибов от собственной массыстрелы по меньшей мере в трех сечениях по длине стрелы с одновременнымсохранением ее надежности, уровняжесткости и устойчивости,На фиг. 1 изображена стрела, видсбоку; на фиг, 2 - сечение А-А наФиг. 1; на фиг, 3 - сечение Б-Б наФиг. 1; на фиг. 4 - узел 1 на фиг.1;на фиг. 5 и 6 - расчетные схемыстрелы.35Стрела содержит две вертикальныеФермы 1 (фиг, 1,2), связанные двумярешетками (раскосами) 2 (Фиг. 2),расположенными в плоскости верхнего403 и нижнего 4 поясов вертикальныхферм 1. Создание предварительного(дополнительного) сжатия с одновременным устранением прогибов осуществляется канатом 5, закрепленным поконцам нижнего пояса у головного бло 45ка 6 стрелы и ее основания 7 (опорных проушин). С основанием стрелы 7стягивающий канат 5 взаимосвязан посредством регулировочной стяжки 8(фиг. 1), включающей корпус 9, вилку с регулировочным винтом 10, и гайкой 11 (фиг. 4). На расстоянии однойчетвертой длины пролета от основаниястрелы и головного блока канат 5 опирается на башмаки 12 двух взаимосвязанных со стрелой опорных стоек 13постоянной высоты, а посредине пролета стрелы канат 5 опирается на башчетного усилия в канате 5 определяютпо формуле ме 1/4 Ое 180 Л2 Р/Се 1,где Р = Ч 1/4 + С - усилие от каната 5, направленное перпендикулярнооси стрелы в стойках 13; а - погонная нагрузка от массы стрелы; С -сосредоточения нагрузки от массы стоек 13; Р = ц1/4 + С - усилие от каната 5, направлейное перпендикулярно оси стрелы в стойке 14; С к - 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 стягивающее 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 Формуле 2 Р 1+ Р Ь = - гдагсядп ( --- 4 Р длина пролета стрелы; реализуемые от стягивающего каната в направлении, перпендикулярном оси стрелы, усилия в стойках постоянной высоты, необходимые для устранения изгибающих моментов в стреле в местах установки этих стоек;погонная равномерно распределенная нагрузка от веса стрелы с учетом угла наклона стрелы к горизонту; сосредоточенная на=- С 8, -4 ф С1к 45 5 165груз ка от ве са до полнительных стоек с учетом угла наклонастрелы;с 1Р= - + С - реализуемое от стя 4гивающего каната в направлении, перпенди-кулярном оси стрелы,усилие в центральнойстойке переменной длины, необходимое дляустранения изгибающегомомента от веса стрелы в середине еепролета;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 Пример конкретного выполнения приводится применительно к решетчатой стреле серийно выпускаемого экскаватора-драглайна модели ЭШ/65 (емкость ковша 20 м, длина стрелы365 м).В выпускаемом экскаваторе-драглайне ЭШ/65 стрела выполнена шарнирно-сочлененной, т,е. состоящей издвух секций: верхней длиной 35 м и нижней длиной 30 м. Общий вес стрелы составляет Сстр = 60100 кг, Вес металлоконструкции стрелы 52300 кг.Использование предлагаемого способа позволяет спроектировать и изготовить однопролетную цельную стрелу длиной 1 = 65 м,Исходные данные для расчета: дли-.на пролета 1= 65 м = 6500 см; высо-та поперечного сечения стрелы иэ условия обеспечения общей устойчивостиН = 270 см; площадь сечения несущихпоясов - верхних Р = 232,5 см- 65 см (два прокатных уголка 140 хх 140 х 10), нижних Г = 232,5 см65 см (характеристики раскосов - ввертикальной плоскости уголки 90 хх 90 х 8; Р = 13,9 см; в горизон 2.тальной плоскости уголки 75 х 75 х 6Р = 8,78 см; шаг раскосов (расстог.15 я ие по поясам между узламн приварки)1 = 2,5 м; равномерно распределенная погонная нагрузка.от собственного веса стрелы при указанных сеченияхнесущих поясов и раскосов о=1,7 кг/см;равномерно распределенная погоннаянагрузка от собственного веса стрелы, с учетом угла наклона стрелы к горизонту (3 = 30,с=с, соз 30 =1,70,866=1,47 кг/см; .вес дополнительных стоек постояннойвысоты С = 200 кг; сосредоточеннаянагруэ ка о т ве са дополнительных стое кос учетом наклона стрелы /э = 30С 1=С, соя 30 = 200 х 0,866=173 кг;30 вес центральной стойки переменной вы 1соты С = 300 кг; сосредоточенная нагрузка от веса стойки переменной вы 0соты с учетом наклона стрелы 3 = 30С=С, соз ЗОО= 300 х 0,866 = 260 кг;минимальное усилие сжатия стрелыР= 40000 кг; максимальное усилиесжатия стрелы Р= 188000 кг.Для стрелы с укаэанными параметрами значения "промежуточных" изгь 40 бающих моментов от собственного веса в сечениях стрелы, удаленных на1/4 длины пролета от ее середины,составляют 2 2Р чР 1 47 х 6500М ф ,ф.Я 1изг 32 3261,9409 х 1 О кг/см. При этом дополнительные напряжения от изгиба в несущих поясах в этих сечениях составляютЯ 2д 111 кг/смф Мг 1 9409 х 10ц НХГ 270 х 65(верхний пояс сжат, нижний растянут).Значения параметров канатной сис-( темы натяжения в случае использования предлагаемого технического решения; жесткость каната1650880 2648,75 кг; со ставляет 1802 Р 180 756500- 3, 7036 Угол о тклонени астках (Фиг. 6) на краиних ка к 2 Р Ф, = агсяп ( -Р 2 25 агся 1 п (+2648,758,751 п 0,1895445 = 61 я 1 п 3,7036) 10,9262Усилие натяжен нате равно в 1 1 - соя 0 ( --- ) С 2 соя М 2 0 9979 01,4= 20518 кг. 7912 Значенипорных ст абило егичение С 4ной стойки Величина переменной 1 Ь=- С 8 4ода ины рави 00 7036,2 с а поВысота ной высоть (фиг. 1 и ой ен ентра ики пе ьшениеата прив кон ) сос ном ложе ни авляе ана+Ь = 313,7+10 2=418,ро по см Ек Рк 1 1 х 10 Ях 1789 1 к 6500= 3017,4 кг/см,где Е = 1,1 х 10 кг/см - модуль б упругости каната; Р = 17,83 см - расчетная площадь сечения каната (канат ф 61,5 мм); 1 к = 6500 см - длина каната. а 1 1 47 х 6500 Р = - +С = ---- +260 4 4= 2561,75 кг (см. Фиг. 3).Угол отклонения каната в конечном положении на участке между опорными стойками постоянной высоты (Фиг. 6) высоты дополнительныхек соо тве тств уе т0(, = --с 8 10,9262 = 46500 Значение коэффициента асимметрии цикла в несущих поясах стрелы состав- ляет Рмас+Бк 40000 + 20518 макс Минимальное напряжение сжатия внесущих поясах при этом составляет Рмин+ Бк 40000+205 18чиа Р 2 х 65466 кг/смМаксимальные напряжения сжатия сос- тавляют д Рмакс+ Бк 188000+20518макс Р= 1604 кг/смгУгде Р = 2 х 65 = 130 см - суммарнаяу.площадь несущих поясов.Как видно из данного примера, при использовании предлагаемого способа для обеспечения благоприятной асимметрии цикла вполне достаточно. одного нижнего каната, При этом благоприятная асимметрия цикла создается по всей длине несущих поясов. В случае и с поль зов ания из ве стно го с по со ба применитепьно к данной стреле (т,е. стреле с большим пролетом 1 = 65 м) в нижнем поясе на расстоянии 1/4 длины пролета от центра стрелы напряжения растяжения составляют 6 Р = 111 кг/смгДля того, чтобы обеспечить в этом месте нижнего пояса полученную асимметрию (К- = 0,29) при использовании известного способа необходимо для компенсации этого растяжения увеличить усилие в стягивающем канате (примерно, без учета соя 0 ) наБ = 5, 2 Р = 111 х 2 х 65=14430 кг.9При этомсечении из верхний пояс в данном лишне пережимался, что осместную устойчивость, Уве л же усилия натяжения в нижнемстягивающем канате потребовало быуменьшения конечно го угла о тклоненияканата, так как реализующее от стягивающего каната усилие в направлении, пе рпе ндикулярном оси стрелы(усилие, устраняющее изгиб в середине пролета) Р = 2Б я 1 п Фк- длякаждой конкретной стрелы с ее весоыми характеристиками велтоянная. В свою очередь конечного угла отклонения кводит к уменьшению жесткостной системы и стрелы в целомугла ее наклона кгоризонту,"сосредоточеннаянагрузка от массыдополнительных стоек с учетом угланаклона стрелы; 30 40 ск стягивающего каната;длина пролета 45 стрелы. ционально квадрату угла отклонения. Поэтому в известном способе, цтобы увеличить по возможности конечный угол 0 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 изобретенияСпособ повышения несущей способности решетчатой стрелы экскаваторадраглайна, включающий создание нижним стягивающим канатом предварительного 1. 2 Р 1 +РЬ = - с 8 агсз 1 п затем, устраняя пров исание 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 формуле1 1802 Р6=- с4 ь л1где Р = - + С - усилие от стягивающего каната в направлении, перпендикулярном осистрелы, в стойкахпостоянной высоты,необходимое дляустранения изгибающих моментов в.стреле в местах установки этих стоек;ц - погонная равномерно распределеннаянагрузка от массыстрелы с учетом напряжения сжатия несущих поясов путем силового отклонения каната опорной стойкой переменной длины в середине пролета стрелы, о т л и ч а ющ и й с я 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 устойчивостиь нижний стягивающий канат опирают на две дополнительные стойки постоянной высоты, установленнье на расстоянии одной четвертой длины пролета от концов стрелы, значение 20которой определяют по формуле усилие, реализуемое от стягивающего каната в направлении, перпендикулярном оси стрелы, в центральной стойкепеременной высоты,необходимое для устранения изгибающего момента от массы стрелы в середине ее пролета; осевая жесткость1650880 Составитель В. Прокофьеведактор А.Мотыль Техред Л.Сердюкова Корректор И.Эрдейи Подписно изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгор а гарина, 101 Заказ 1592 Тираж 404 НИИПИ Государстненного комите 113035, Москвапо изобретениям и при ГКНТ СС