(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動が発生する装置を支持する支持構造体であって、
前記装置に設けられる複数の支持脚と、
前記装置と、前記支持脚との角部に突設されるリブと、
前記リブの開放端面に設けられ、前記リブの厚み方向に突出した突出部と、
を備え、
前記突出部は、前記リブの厚み方向の両側に突出していることを特徴とする支持構造体。
【請求項２】
振動が発生する装置を支持する支持構造体であって、
前記装置に設けられる複数の支持脚と、
前記装置と、前記支持脚との角部に突設されるリブと、
前記リブの開放端面に設けられ、前記リブの厚み方向に突出した突出部と、
を備え、
前記突出部は、隣接する前記角部に突設される一方のリブから他方のリブまで連続して設けられていることを特徴とする支持構造体。
【請求項３】
請求項１に記載の支持構造体であって、
前記突出部は、隣接する前記角部に突設される一方のリブから他方のリブまで連続して設けられていることを特徴とする支持構造体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の支持構造体であって、
前記リブの開放端面は、凹曲面からなることを特徴とする支持構造体。
【請求項５】
請求項４に記載の支持構造体であって、
前記リブの開放端面は、楕円弧状曲面または円弧状曲面からなることを特徴とする支持構造体。
【請求項６】
振動が発生する装置を支持する支持構造体であって、
前記装置に設けられる複数の支持脚と、
前記装置と、前記支持脚との角部に突設されるリブと、
を備え、
前記リブの開放端面は、凹曲面からなることを特徴とする支持構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持構造体に係り、特に、竪型ミル等の振動が発生する装置を支持する支持構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭等を粉砕する竪型ミル等の振動が発生する装置は、装置を支持する複数の支持脚を介して床上等に立設されている。特許文献１には、石炭、石灰岩等の塊状物を微粉に粉砕する竪型ミルを、複数の脚を介して床上に立設することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１０８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、竪型ミル等の振動が発生する装置では、装置の振動が支持脚に伝わるので、装置と支持脚との角部に、三角リブを設けて補強する支持構造体が用いられている。しかし、このような支持構造体では、装置の振動に起因する繰返し荷重が支持脚に負荷されると、曲げモーメントや応力集中等により疲労破壊する可能性がある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、竪型ミル等の振動が発生する装置を支持する支持構造体において、疲労破壊を抑制可能な支持構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る支持構造体は、振動が発生する装置を支持する支持構造体であって、前記装置に設けられる複数の支持脚と、前記装置と、前記支持脚との角部に突設されるリブと、前記リブの開放端面に設けられ、前記リブの厚み方向に突出した突出部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る支持構造体において、前記突出部は、前記リブの厚み方向の両側に突出していることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る支持構造体において、前記突出部は、隣接する前記角部に突設される一方のリブから他方のリブまで連続して設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る支持構造体において、前記リブの開放端面は、凹曲面からなることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る支持構造体において、前記リブの開放端面は、楕円弧状曲面または円弧状曲面からなることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る支持構造体は、振動が発生する装置を支持する支持構造体であって、前記装置に設けられる複数の支持脚と、前記装置と、前記支持脚との角部に突設されるリブと、を備え、前記リブの開放端面は、凹曲面からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成によれば、竪型ミル等の振動が発生する装置を支持する支持構造体の疲労破壊を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態において、振動が発生する装置を支持する支持構造体の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態において、支持構造体の構成を示す詳細図である。
【図３】本発明の実施の形態において、他の突出部の構成を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態において、他の支持構造体の構成を示す詳細図である。
【図５】本発明の実施の形態において、比較例１の試験体の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態において、比較例２の試験体の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態において、実施例１の試験体の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態において、実施例２の試験体の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態において、疲労試験方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態において、実施例１の試験体における溶接止端部の近傍の応力評価結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態において、実施例２の試験体における歪の計測位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、振動が発生する装置８を支持する支持構造体１０の構成を示す図である。図２は、支持構造体１０の構成を示す詳細図である。支持構造体１０は、振動が発生する装置８に設けられる複数の支持脚１２と、リブ１４と、突出部１６と、を備えている。
【００１５】
まず、振動が発生する装置８について説明する。振動が発生する装置８は、例えば、石炭等を微粉に粉砕するための竪型ミルや、金属材料の鍛造加工に用いられる鍛造プレス機等の装置である。竪型ミルの場合には、石炭等を加圧ローラで粉砕する際に、ミル本体に振動が発生する。振動の周波数は、例えば、１Ｈｚから２０Ｈｚである。鍛造プレス機では、金属材料をプレス成形する際に、プレス機本体に振動が発生する。このような振動が発生する装置８は、複数の支持脚１２を介して床上等に立設されている。
【００１６】
支持脚１２は、振動が発生する装置８に設けられており、振動が発生する装置８を支持する機能を有している。支持脚１２は、振動が発生する装置８の底部等に設けられている。支持脚１２は、例えば、振動が発生する装置８の底部の円周方向（３６０°方向）に略等間隔で４箇所に設けられている。支持脚１２は、例えば、鋼材等で形成されている。支持脚１２は、振動が発生する装置８と溶接等で接合して形成することが可能である。
【００１７】
支持脚１２には、振動が発生する装置８の振動が伝わることにより、周期的に繰返し負荷される繰返し荷重が作用する。繰返し荷重は、例えば、図１の矢印で示すように、支持脚１２が延びる方向と交差する方向（例えば、直交方向等）に繰返し作用する。振動が発生する装置８が竪型ミルの場合には、繰返し荷重は、例えば、５ｋＮから１８０ｋＮである。支持脚１２に繰返し荷重が負荷されると、支持構造体１０には、曲げモーメントや捻じりモーメントが作用する。
【００１８】
リブ１４は、振動が発生する装置８と、支持脚１２との角部に突設されている。リブ１４は、支持脚１２を補強する機能を有している。リブ１４は、例えば、斜め下方に向けて突設されている。
【００１９】
リブ１４は、例えば、鋼材等で板状に形成されている。リブ１４は、支持脚１２と同じ材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。リブ１４は、振動が発生する装置８や支持脚１２に、溶接等で接合して形成することが可能である。
【００２０】
リブ１４は、振動が発生する装置８や支持脚１２と溶接等で接合されていない開放端面を有している。リブ１４の開放端面は、例えば、傾斜面で構成されている。リブ１４の開放端面は、凹曲面とすることが可能である。これにより、支持脚１２に繰返し荷重が作用する場合でも、応力集中等を低減することができる。リブ１４の開放端面は、楕円弧状曲面または円弧状曲面で形成されているとよい。なお、図２に示す支持構造体１０では、リブ１４の開放端面は、楕円弧状曲面で形成されている。
【００２１】
突出部１６は、リブ１４の開放端面に設けられ、リブ１４の厚さ方向に突出して形成されている。突出部１６は、曲げ剛性や捻じり剛性を大きくする機能を有している。突出部１６は、リブ１４の厚さ方向の片側に突出していてもよく、リブ１４の厚さ方向の両側に突出していてもよい。突出部１６は、曲げ剛性や捻じり剛性をより大きくするために、リブ１４の厚さ方向の両側に突出していることが好ましい。突出部１６は、突出部１６とリブ１４とを合わせた断面形状がＴ型となるＴ継手状にすることも可能である。
【００２２】
突出部１６は、リブ１４の開放端面の長手方向の一部に設けられていてもよく、リブ１４の開放端面の長手方向に沿って全長に亘って設けられていてもよい。突出部１６は、曲げ剛性や捻じり剛性をより大きくするために、リブ１４の開放端面の長手方向に沿って全長に設けることが好ましい。
【００２３】
突出部１６の表面は、凹曲面で形成されているとよい。これにより、応力集中等を低減することが可能である。突出部１６の表面は、楕円弧状曲面または円弧状曲面で形成されていることが好ましい。
【００２４】
突出部１６は、例えば、鋼材等で形成されている。突出部１６は、リブ１４と同じ材料で形成されていてもよいし、リブ１４と異なる材料で形成されていてもよい。突出部１６は、例えば、フルペネ溶接や隅肉溶接等でリブ１４に溶接接合して形成することが可能である。突出部１６と、リブ１４とが溶接接合されている場合でも、繰返し荷重が負荷する際に、溶接止端部及びその近傍に作用する応力をより小さくすることができるので、溶接部からの疲労破壊を抑制することが可能となる。
【００２５】
突出部１６は、リブ１４と鋳造等により一体的に形成されていてもよい。突出部１６は、リブ１４と鋳造等により一体的に形成されることにより、疲労強度をより向上させることができる。
【００２６】
次に、他の突出部の構成について説明する。図３は、他の突出部１８の構成を説明するための図である。突出部１８は、上記の突出部１６と、隣接する角部に突設される一方のリブ１４から他方のリブ１４まで連続して設けられている点において相違している。突出部１８によれば、曲げ剛性や捻じり剛性をより大きくすることができるので、疲労特性をより向上させることが可能となる。
【００２７】
突出部１８は、振動が発生する装置８、支持脚１２及びリブ１４と、溶接等により接合して形成することが可能である。また、図３では、突出部１８の長手方向の先端が、支持脚１２の長手方向の中間に位置しているが、突出部１８は、曲げ剛性や捻じり剛性をより大きくするために、支持脚１２の先端まで延びるように形成されていてもよい。
【００２８】
上記構成によれば、振動が発生する装置を支持する支持構造体は、振動が発生する装置に設けられる複数の支持脚と、振動が発生する装置と、支持脚との角部に突設されるリブと、リブの開放端面に設けられ、リブの厚み方向に突出した突出部と、を備えることにより、曲げ剛性や捻じり剛性が大きくなるので、支持構造体の疲労破壊を抑制することができる。
【００２９】
次に、他の支持構造体の構成について説明する。図４は、他の支持構造体２０の構成を示す詳細図である。なお、同様の要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。支持構造体２０は、上記の支持構造体１０に対して、突出部１６を設けていない点が相違している。
【００３０】
より詳細には、支持構造体２０は、振動が発生する装置８に設けられる複数の支持脚１２と、振動が発生する装置８と、支持脚１２との角部に突設されるリブ１４と、を備えている。リブ１４の開放端面２２は、凹曲面からなる。これにより、支持脚１２に繰返し荷重が作用する場合でも、応力集中等を低減して疲労特性を向上させることができる。リブ１４の開放端面２２は、楕円弧状曲面または円弧状曲面で形成されているとよい。
【００３１】
上記構成によれば、振動が発生する装置を支持する支持構造体は、振動が発生する装置に設けられる複数の支持脚と、振動が発生する装置と、支持脚との角部に突設されるリブと、を備え、リブの開放端面は、凹曲面からなるので、応力集中等が低減され、支持構造体の疲労破壊を抑制することができる。
【実施例】
【００３２】
支持構造体の疲労特性について評価した。まず、試験体の構成について説明する。図５は、比較例１の試験体３０の構成を示す図である。図６は、比較例２の試験体４０の構成を示す図である。図７は、実施例１の試験体５０の構成を示す図である。図８は、実施例２の試験体６０の構成を示す図である。図５から図８において、矢印は、各試験体３０〜６０に繰返し荷重を負荷するときの荷重負荷方向を示している。また、各試験体３０〜６０については、軟鋼（ＳＳ４００）で形成した。なお、同様な要素には、同一の符号を付している。
【００３３】
図５に示すように、比較例１の試験体３０は、疲労試験用治具に取り付けるための底板３２と、底板３２に垂直に立設し、支持脚を模擬した脚部材３４と、脚部材３４に対して直交するベース部材３６と、を備えている。底板３２と、脚部材３４と、ベース部材３６とは、溶接で接合されている。底板３２、脚部材３４及びベース部材３６の厚みは、いずれも４０ｍｍとした。
【００３４】
図６に示すように、比較例２の試験体４０は、比較例１の試験体３０に対して、脚部材３４とベース部材３６との角部に三角リブ４２を設けた点において相違しており、その他の構成については同じである。三角リブ４２は、脚部材３４及びベース部材３６に溶接で接合した。三角リブ４２の厚みは、４０ｍｍとした。
【００３５】
図７（ａ）に示すように、実施例１の試験体５０は、脚部材３４と、ベース部材３６と、リブ５１と、が一体で形成された一体部材５２と、リブ５１の厚み方向の両側に突出した突出部としてのフランジ５４と、を有している。フランジ５４については、一体部材５２における脚部材３４からリブ５１を通ってベース部材３６まで延びるようにして形成した。フランジ５４は、一体部材５２に溶接で接合した。図７（ｂ）に示すように、フランジ５４とリブ５１とを合わせた断面形状は、Ｔ型となるＴ型継手状とした。リブ５１の開放端面は、楕円弧状曲面とした。一体部材５２及びフランジ５４の厚みは、いずれも４０ｍｍとした。
【００３６】
実施例２の試験体６０は、実施例１の試験体５０に対して、フランジ５４を設けていない点と、脚部材３４と、ベース部材３６と、リブ５１とが別体で形成されている点で相違している。脚部材３４と、ベース部材３６と、リブ５１とは、溶接で接合されている。リブ５１の開放端面は、楕円弧状曲面とした。また、リブ５１の厚みは、４０ｍｍとした。
【００３７】
次に、各試験体３０〜６０の疲労試験方法について説明する。図９は、疲労試験方法を説明するための図である。なお、図９では、比較例２の試験体４０の疲労試験方法を示しているが、他の試験体についても同様に疲労試験を行った。疲労試験については、室温で行った。試験体は、試験体の脚部材３４が略水平方向となるように、試験治具にセットした。そして、脚部材３４の先端部に、矢印の方向から繰返し荷重を負荷して疲労試験を行った。
【００３８】
疲労試験条件については、試験条件１として、試験体に−５ｋＮから−１５０ｋＮの片振りの繰返し荷重を負荷し、繰返し数が１００万回に達するまで試験を継続した。なお、繰返し荷重のマイナスは、負荷する荷重が下向きであることを表している。繰返し荷重の周波数は、３Ｈｚとした。繰返し数が１００万回に達する前に疲労亀裂や破断が発生した場合には、そこで試験を終了とした。
【００３９】
繰返し数が１００万回に達しても疲労亀裂や破断が発生しない試験体については、試験条件１の試験を終了とし、試験条件２の試験を行った。試験条件２として、試験体に−５ｋＮから−１８０ｋＮの片振りの繰返し荷重を負荷し、繰返し数が１００万回に達するまで試験を継続した。繰返し荷重の周波数は、３Ｈｚとした。そして、繰返し数が１００万回に達しても疲労亀裂や破断が発生しない試験体については、試験条件２の試験を終了とした。なお、疲労亀裂の有無については、浸透探傷検査により評価した。
【００４０】
次に、各試験体３０〜６０の疲労試験結果について説明する。
【００４１】
比較例１の試験体３０では、試験条件１において、繰返し数が約４００００回で疲労亀裂が発生した。疲労亀裂は、脚部材３４と、ベース部材３６との角部の溶接箇所で発生し、亀裂長さが約２３ｍｍであった。
【００４２】
比較例２の試験体４０では、試験条件１において、繰返し数が約２６２０００回で疲労亀裂が発生した。疲労亀裂は、三角リブ４２と、ベース部材３６との溶接止端部で発生し、亀裂長さが約２０ｍｍであった。
【００４３】
実施例１、２の試験体５０、６０では、試験条件１、２において、繰返し数が１００万回に達しても疲労亀裂や破断が発生しなかった。この試験結果から、実施例１、２の試験体５０、６０は、比較例１、２の試験体３０、４０よりも疲労破壊が抑制されており、疲労特性が向上することが明らかとなった。
【００４４】
次に、実施例１、２の試験体５０、６０において、試験条件２の疲労試験のときの溶接止端部の近傍に作用する応力について評価した。実施例１、２の試験体５０、６０では、試験条件２の疲労試験時に、溶接止端部の近傍の歪みを歪みゲージにより測定して応力を求めた。なお、溶接止端部の近傍の応力については、繰返し荷重の最大荷重（−１８０ｋＮ）が負荷されたときの応力で評価した。
【００４５】
実施例１の試験体５０では、一体部材５２のリブ５１と、フランジ５４との溶接止端部の近傍に作用する応力を６箇所評価した。歪みの測定位置は、溶接止端部からリブ側へ約１０ｍｍ離れた位置とした。また、繰返し荷重の最大荷重（−１８０ｋＮ）が負荷されたときのフランジ５４の表面に作用する応力を、有限要素解析法（ＦＥＭ法）により求めた。
【００４６】
図１０は、実施例１の試験体５０における溶接止端部の近傍の応力評価結果を示す図である。一体部材５２のリブ５１と、フランジ５４との溶接止端部の近傍に作用する応力は、２８ＭＰａから３７ＭＰａであった。また、フランジ５４の表面に作用する応力は、６４ＭＰａであった。この結果から、溶接止端部の近傍に作用する応力がより小さくなり、溶接止端部から離れたフランジ５４の表面に作用する応力がより大きくなることがわかった。
【００４７】
実施例２の試験体６０では、ベース部材３６と、リブ５１との溶接止端部の近傍の歪を測定して応力を求めた。図１１は、実施例２の試験体６０における歪の計測位置を示す図である。歪みの計測位置については、溶接止端部から約１６ｍｍの位置とした。ベース部材３６と、リブ５１との溶接止端部の近傍に作用する応力は、６４ＭＰａであった。
【００４８】
実施例１の試験体５０では、フランジ５４を設けることにより、実施例２の試験体６０よりも、溶接止端部の近傍に作用する応力がより小さくなることがわかった。この結果から、実施例１の試験体５０では、実施例２の試験体６０よりも、溶接止端部及びその近傍での疲労亀裂や破断の発生をより抑制可能であることが明らかとなった。
【符号の説明】
【００４９】
８  振動が発生する装置
１０、２０  支持構造体
１２  支持脚
１４  リブ
１６、１８  突出部
【図１】
0006759744.tif 000002
【図２】
0006759744.tif 000003
【図３】
0006759744.tif 000004
【図４】
0006759744.tif 000005
【図５】
0006759744.tif 000006
【図６】
0006759744.tif 000007
【図７】
0006759744.tif 000008
【図８】
0006759744.tif 000009
【図９】
0006759744.tif 000010
【図１０】
0006759744.tif 000011
【図１１】
0006759744.tif 000012