Опора для размещения модулей

(56) Авторское свиУ,823535, кл. Е 04 (54) ОПОРА РА А.ф.БойченкоИванов етельство СССРС 3/10, 1979. 7 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ( СВИДЕТЕЛЬСТДЛЯ ЗМЕЩЕНИЯ 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 2 фТЕНИЯЯКЬЛ 110 йф 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 шар- Е нир 28 закреплен на каркасе, а вторым концом через шарнир 29 закреплен на одном из стержней 18-21, которые С в зависимости от величины изгибающего момента могут быть выполнены в ви- Д де квадратных стальных труб. 12 ил.Изобретение относится к строительству опорных металлоконструкций длякрепления модулей технологическогооборудования.Цель изобретения - повышение надежности в эксплуатацииНа фиг.1 изображено расположениеопорного сооружения и модулей, видв плане; на фиг. 2 - сечение А-А нафиг,1; на фиг.З - сечение Б-Б нафиг.1; на фиг.4 - узел 1 на фиг.2;на фиг.5 - узел 1 Т на фиг.З; нафиг,б - вид В на фиг.5; на фиг.7узел компенсации, аксонометрия; нафиг.8 " схема перемещений центраячейки каркаса при повышении температуры; на фиг.9 и фиг.10 - схемыкомпенсации смещений рамы; на фиг.11 схема расположения продольных и поперечных стержней в ячейках каркаса;на фиг. 12 - пример конструкции опорымодуля 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 собойв плане (фиг.1) прямоугольник с продольной плоскостью симметрии 6 и поперечной плоскостью симметрии 7. Накаркасе 2, выполнены площадки техобслуживания 8. Каркас 2 установлен насистему вертикальных стальных стоек4, которые закреплены верхними концами на узлах каркаса 2 и нижнимиконцами жестко закреплены на фундаментных основаниях 5. Система вертикальных стоек 4 образует несколькопродольных рядов (например, девятьрядов) и несколько поперечных рядов(например, пять рядов). Под каждойстрокой модулей 1 (фиг1 и 3)расположен рельсовый путь 9 для проездаманипулятора 10 со сменным модулем11. Высота вертикальных стоек 4 определена с учетом высоты модуля 1 ивысоты подъемной площадки манипулятора 10.Стальной каркас 2 выполнен иэплоских поперечных ферм 12 (фиг.4)и плоских продольных ферм 13, которые, пересекаясь, образуют решетчатую конструкцию с вертикальнымисквозными отверстиями - ячейками 3для размещения в них модулей 1, Каждая плоская ферма 12 и 13 состоит изверхнего и нижнего поясов, вертикальных элементов 14 в линиях пересечения ферм 12 и 13 и раскосов 15. Возможно иное выполнение конструкциикаркаса. В каждой ячейке 3 расположен узел компенсации температурныхдеформаций каркаса ячейки 3. Узелкомпенсации температурных деформацийкаркаса ячейки 3 имеет расположенную 5горизонтально подвеску в виде рамы16 с проемом 17 для прохода модуля1 снизу при его установке на раму 16.Рама 16 подвешена на стальной каркас2 с помощью четырех вертикальных 20 стержней 18-21, выполненных с равнойдлиной Ь . Каждый нз стержней с помощью шарнира 22 подвешен своим верхним концом на каркасе 2, а нижнимконцом с помощью шарнира 23 закреплен на соответствующем углу рамы 16.В вертикальных плоскостях, проведенных через пары вертикальных рычагов18-21, горизонтально расположены про 30 дольные и поперечные стержни 24-27,каждый из которых первым концом спомощью шарнира 28 закреплен на каркасе 2, а вторым концом с помощьюшарнира 29 закреплен на одном иэ вертикальных тержней 18-21 (фиг.4-7),Рама 16 размещена в ячейке 3 сзазорами со всех сторон для воэможности ее компенсационного перемещения в горизонтальной плоскости.йар ниры 22 и 28 закреплены на каркасе2 с помощью кронштейнов 30 и 31(фиг.б). Модуль 1 закреплен на раме16 с помощью опор 32 модуля, которыевыдвигаются из модуля 1 после подъема модуля 1 на расчетную высоту иопираются сверху на раму 16 (фиг.5и 6). Продольные стержни 24 и 25 равны между собой по длине, параллельны и соединены с вертикальными рычагами 18 и 9 соответственно в точках,отстоящих на расстоянии О от верхнего конца рычага. Стержни 24 и 25расположены горизонтально, каждый иэних закреплен шарнирно первым концомна каркасе и вторым концом ориентирован в сторону поперечной плоскостиФсимметрии 7 каркаса. В каждой 1 -ойячейке каркаса 2 длина 8 , стержня24 и 25 и расстояние а подобраны изусловия автоматической компенсациитемпературного расширения стальногокаркаса 2 за. счет встречного перемещения рамы 16 под действием удлиняющихся стержней 24 и 25. 5Поперечные стержни 26 и 27 равныпо длине, параллельны между собой нсоединены с вертикальными стержнями18 и 21 соответственно в точках, отстоящих от верхних концов этих рычагов на расстоянии В , Стержни 26 и27 расположены горизонтально, каждый из них первым концом шарнирнозакреплен на каркасе 2 и вторым концом ориентированы в сторону продольной плоскости симметрии 6 каркаса 2.В каждой -ой ячейке каркаса длинастержня 2и расстояние в определены из условия компенсации температурного расширения, стального каркаса 2 за счет встречного смещения рамы 16, которое автоматически происходит под действием удлиняющихся приизменении температуры стержней 26и 27.25Таким образом а и Ь находятсяиз выражений:1 проь (К. 01 ьЬ оСьЬ (сс, -с)30ь- -- -" ---- -,М к,где 1, и М - расстояние от центрад-ой ячейки до поперечной и продольной плоскостей симметрии каркаса.Вертикальные стержни могут быть 35стальными, а продольные и поперечныестержни из алюминиевых сплавов.Вертикальные стержни 18-21 в зависимости от величины. изгибающегомомента могут быть. выполнены в видеквадратных стальных труб, например,сечением 100 х 100 мм или в видедвутавровых элементов. Алюминиевыестержни 24-27 работают только напродольные усилия, они могут быть вы 45полнены в виде круглых труб, например, диаметром 80 х 6 мм. Шаровыешарниры 22, 23, 28 и 29 могут бытьразличной конструкции. Длины алюминиевых стержней 0и 2, разме 50ры а.ио подбираются для каждой1.-ой ячейки каркаса с учетом конкретных условий. Рама 16 - сварнаяиз стальных элементов, например квадратных труб 160 х 160 х 8 мм.Рассмотрим работу стержневой системы по компенсации температурногорасширения 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 д й Ы, где Ь й - перепад температуры. Перемещение Ь =ВВ =о2 =1.ь ос, и перемещение Ь =ВВ =М х х ЬС с . 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.Э) расположен на одной вертикальной линии с центром рамы 16. При повьппении температуры на Ь С 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 (сс, =22.10 ), чем у стали (с 4 =11 х х 10 ), поэтому стержень удлиняется больше на величину Ь 1 = 1 ЬЖ- М. ), чем в том случае, если бы он был стальным. Именно это дополнительное удлинение алюминиевого стержня Ьявляется причиной отклонения стержня ЕИ на угол 9, , из положения Е И 1 в положение Е, И и сохранения прежнего положения КИ рамы 16, Для обеспечения компенсационного встречного смещения рамы 16 на величину Ь, необходимо подобрать длину Р,д алюминиевого стержня и расстояние ц из подобия треугольников Е, И,И и Е,Ж,Ж=Ь дй А определяем искомое значениеО при остальных заданных параметрахОпр р Дг р Ьр сВсЖ 4 Ж ЬаЕЖ = --- ЕИ= - ЬИИл1Ъ 4. (й 444 О 4 С1 мЬф.с о Ьш (мМ ос,Длина алюминиево или расстояние Ь о аждом случае произ з конструктивных с о стержня 2ределяются вольно, исходяображений. Совокупность четырех равных по длине вертикальных стержней и жесткой горизонтальной рамы 16 в каждой ячейке каркаса работает при компенсационном перемещениирамы 16 как прос ранственный параллелограммный механизм, обеспечивающий независимое перемещение рамы 16 в каждом иэ взаимно перпендикулярных направлений. Необходимо отметить, что углы поворота вертикальных стержней при их компенЬ Г (ОС -Мс)а- -"ф -- " (2)ЬДлина стержня 1 или расстояние с 1 выбираются в каждом конкретном случае произвольно из конструктивных соображений.На фиг 10 представлена схема компенсации перемещения ВВз центра ячейки каркаса при его температурном расширении. Компенсация производится встречным перемещением рамы 16 вместе с расположенным на ней модулем за счет дополнительного удлинения стержня ФТ, выполненного иэ алюминиевых сплавов. Произведя аналогйчные рассуждения и расчеты, получим расчетное выражение для величины 1 .Иэ подобия треугольников ЛТ, Т и Л 4 Х,Х видноТ, Т ТеЛ,Х,Подставим в (3) следующие обозначения и определения Л Т =Ь; Л Х, Ь; длина стержня ТФ=ш, дополнительное удлинение стержня ТФ равно Ь ш=Т,Т =64 О) Р 4 2 СЬ ш дй (бз 4 о д)и М д ссационном повороте весьма малы, поэтому вертикальное смещение рамы при этом будет весьма малым.П р и м е р. Определение конструктивных параметров для удаленной от центра каркаса ячейки. Пусть Ь =40 м; М = 20 м; Ь = 2 м; д=ь- 50 С. Температурное перемещение центра сз ячейки равнод,=ЬЬсс 40000.50.11,10 =22 мм; д=МЬй Кс =20000.50.1110 =11 мм Суммарное ле вменение4 4", - 4" = 22 т 11. =24,6 из. Следовательно, изменение расстояния между центрами диаметрально расположенных ячеек 26,6 х 2 =49,2 мм, что недопустимо.Определяем конструктивные параметры а,Ъ,9 6 , считая заданными длины алюминиевых стержней Г=5 м, 0 з, д =2,8 м. По формуле (2) ойределяем а = 0,25 м, по формуле 4 опреде 20 ляем Ь = 0,28 м. а 0,13 м ,5 мм на одной го Величи укладывается в асположение вс допуск +модулейкости. онтальнои пло на схема.распоперечных зависимости са 2. Стержке эакреплегам 18 и 19,став На фиг. положения прарка ячей рыча й пл и 26 от кв ни 24 в каждои онцами к ны однимиближними к поперечн2, а стержнрычагах 18ой плоскост кост 27 з карк е лижних к ены имметрии 6. продоль Определяем углы поворота О, и 0 вертикальных стержней ЕИ и ЛХ. Из треугольника Е, ИИ (фиг.9) очевидно д, 22о есО= -=- -- =0 011 9 037 Ь 2000риз треугольников Х,ХЛ(фиг.10). оче видно ед 0: -- :0 0055 Р:0 18 11ЮЬ 2000 Р Р Отклонения стержней в диагональных вертикальных плоскостях таковы: ЗЗ В =Д", - В, 37 + 18 =О 41 Определяем подъем рамы при отклонении стержней на угол 0 41 и наибольо нем горизонтальном смеиеиии рамы иа величину Г 22 + 11 = 24,6 мм. Оче видно величина подъема рамы при Ь=2000 мм равнаВ =2 ООО м - 12 ООО ммз - 24,612 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 М 56 х 2 (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 ружности 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 8тикальных стержня, шарнирно соединенных с каркасом и подвеской, четырепопарно равных и горизонтально установленных в продольном и поперечномнаправлениях стержня, одни концы которых шарнирно закреплены на каркасе,а другие концы шарнирно закрепленына вертикальных стержнях с образованием взаимноперпендикулярных поверх- Ю ностей, проходящих через вертикальные стержни, при этом фундаментноеоснование выполнено в виде отдельныхфундаментных оснований, стойки каркаса установлены на последних, а рас стояния от закрепления продольных ипоперечных стержней на вертикальныхстержнях до крепления вертикальныхстержней на каркасе определяются извыражений:20Опора 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 вер 30 Р прод 35 40 25 ЬФормула изобретениягде Ьпдп (М Со)Ь - длина вертикальных стержней;М - расстояние от центра1-ой ячейки до поперечной и продольной плоскостей симметрии каркаса;- длины продольных и попепопречных стержней; К, - коэффициенты температурного линейного расширения продольных и поперечных стержней; Ме - коэффициенты температурного линейного расширения вертикальных стержней и каркаса.1277 946 Фиа гЛГ оломе кова Составител Редактор Г.Гербер Техред Л.Сректор Л.Пилипенко Тираж 468И Государственного комиделам изобретений и отк5, Москва, Ж, Раушск каз 6 исн ета СССытий Н д,4/5 чзводственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4