СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ ВЕСОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТА (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF MANUFACTURING THE FOUNDATIONS OF WEIGHTS USED FOR WEIGHTING WHEEL TRANSPORT (OPTIONS)

Решение относится к весовой технике, а именно к фундаментам весов для взвешивания колесного транспорта, таким как автомобильные весы или вагонные весы.
Фундамент под весы (см. [http://uzvo.ru/stroitel_stvo_fundamenta_pod_vesy/]) - это опора, которая принимает на себя нагрузку и передает ее от вышерасположенных весов основанию. Перед тем как переходить к строительству фундамента, необходимо выполнить его тщательную разметку. Фундамент должен иметь необходимую прочность, быть устойчивым на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы и к воздействию атмосферных факторов, а также сопротивляться влиянию агрессивных и грунтовых вод. По долговечности он должен соответствовать сроку эксплуатации вышерасположенных весов, быть экономичным и изготавливаться с использованием новейших материалов и современных методов строительства.
Монтаж фундамента - очень трудоемкая процедура и в зависимости от типа фундаментного основания занимает от 1 до 4 недель. Жесткие требования по точности допуска установки закладных деталей (разность высот закладных деталей не должна превышать 1 мм.) под датчики измерения веса (электронные тензометрические датчики), а также предъявляемый высокий уровень технологии бетонных работ, армирования пространственного каркаса, гидроизоляции и подготовки основания - неотъемлемая часть проведения «штатных» работ по устройству фундамента под весы автомобильные или железнодорожные. В отличие от фундамента под здание, фундамент для вагонных или автомобильных весов должен быть готов к постоянным динамическим нагрузкам, а значит, он должен быть прочнее.
При проектировке фундамента нужно учитывать, что на него будет воздействовать очень большая нагрузка, порядка 60-100 тонн в редких случаях 200 тонн и более. Подобные нагрузки при неправильно построенном фундаменте быстро выведут из строя даже самые качественные и правильно смонтированные весы. В связи с этим они требуют установки на правильно спроектированный и изготовленный фундамент.
Главным материалом для производства фундамента для весов остается железобетон. В тех местах, где монтируются датчики веса в автомобильных весах, необходимо установить сваи или сделать углубления и залить бетон на глубину, которая превышает слой промерзания грунта. Только после установления таких опорных конструкций можно быть уверенным, что вагонные или автомобильные весы не просядут, что естественно исказит их показания. Для заезда автомобилей на автомобильные весы, заливаются специальные железобетонные пандусы.
Перед укладкой бетона, необходимо сделать подушку из щебня и песка, сделать гидроизоляцию, а перед монтажом оборудования необходимо дождаться отвердевания бетона. Поэтому время от начала работ по строительству фундамента до сдачи весов в промышленную эксплуатацию занимает до 35 дней, можно при монтаже использовать готовые железобетонные конструкции, но монолитный бетон, предпочтительнее. Кроме надежной опоры, фундамент обеспечивает точность взвешивания, благодаря тому, что он должен быть идеально горизонтальным. Малейшее отклонение от горизонтали приведет к искажению измерения. При конструировании фундамента, обязательно учитываются будущие нагрузки и тип грунта.
Как правило, если работы по устройству фундамента под весы автомобильные или железнодорожные выполнялись не специально обученной квалифицированной бригадой, а силами своих «местных» специалистов, не имеющих навыков в данной области и допусков к работам, то зачастую все это приводит к плачевным результатам и отражается на точности и долговечности работы весов.
Известно устройство по патенту CN 201653534 (201020142148.6) от 24.03.2010, G01G 23/30. В нем в зазорах между грузоприемными платформами и заездными участками фундамента находятся защитные профилированные упругие пластины, расположенные на опорных кронштейнах. Недостатками устройства являются сложность профиля упругой пластины, которая содержит заостренные уплотняющие выступы. Это приводит к быстрому износу заостренных выступающих частей, и к необходимости периодически поджимать профилированные упругие пластины к платформе. При этом возникает дополнительная вертикальная сила, изменяющая нагрузку на весоизмерительные датчики, а это увеличивает погрешность взвешивания.
Наиболее близким аналогом являются автомобильные весы с защитой от загрязнения, содержащие грузоприемные платформы, фундамент, заездные участки фундамента, верхние плоскости заездных участков фундамента и верхние плоскости грузоприемных платформ компланарны, грузоприемные платформы опираются на весоизмерительные датчики, расположенные в подплатформенном пространстве, зазоры между грузоприемными платформами и между грузоприемными платформами и заездными участками фундамента закрыты от попадания грязи в подплатформенное пространство упругими вставками, опирающимися на поддерживающие узлы, введены жесткие накладки и жесткие вставки, жесткие накладки и упругие вставки расположены на верхних плоскостях грузоприемных платформ и заездных участков фундамента, при этом края упругих вставок размещены в зазорах между жесткими накладками, с одной стороны, и верхними плоскостями грузоприемных платформ и верхними плоскостями заездных участков фундамента, с другой стороны, а жесткие вставки размещены между упругими вставками и поддерживающими узлами, а также тем, что упругие вставки выполнены из полимерного материала, жесткой листовой резины, например, из транспортерной ленты или из металлического листа, поддерживающие вставки выполнены в виде труб прямоугольного сечения, жесткие накладки выполнены в виде плоских пластин, в виде профилированных пластин, или в виде набора пластин.
При этом жесткие вставки могут быть выполнены в виде труб прямоугольного сечения. Недостатком прототипа и иных известных решений, в которых изготавливают фундаменты автомобильных и вагонных весов, является то, что их изготовление:
- технологически сложно и длительно;
- затратно по материалам;
- получаемый фундамент тяжелый;
- фундамент невозможно перенести на другое место (неразборность);
- установка фундамента производится при определенных погодных условиях в определенное время года;
- невозможность приподнять весь фундамент или его части при просадке грунта.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа и других известных решений.
Техническим результатом изобретения является:
- доступность материалов для фундамента;
- возможность переноса фундамента на другое место;
- малая материалоемкость фундамента при значительной прочности и надежности;
- легкость фундамента и возможность утилизации фундамента (сдача его на пункт приема металлолома, возможно вместе с вагонными или автомобильными весами, выработавшими свой срок эксплуатации) и, как следствие этого, его экологичность;
- легкость доставки фундамента от места производства до места установки;
- возможность легкой и быстрой установки фундамента в любое время года;
- возможность легко приподнять весь фундамент или его части при просадке грунта;
- простота конструкции и быстрота установки фундамента;
- элементы фундамента способны выполнять функцию канала доступа как монтажников весов, так и обслуживающего весы персонала к элементам весов, могут служить коммуникационными каналами для различных коммуникаций, связанных с весами, а также для отвода ливневых вод от весов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен по первому варианту способ изготовления фундаментов весов, характеризующийся использованием опор для фундамента, на которых устанавливают площадку для приема взвешиваемого груза, причем между опорами и площадкой устанавливают датчики веса, отличающийся тем, что каждую из опор фундамента выполняют в виде набора связанных между собой стальных труб, которые укладывают рядами друг на друга так, что кроме стенок приямка ширина каждого ряда, уложенного выше предыдущего, меньше, чем ширина нижнего ряда, причем используют трубы диаметра от 0,25 до 1,9 метра с толщиной стенки от 4 до 25 мм.
Предпочтительно, в трубе, формирующей стенку приямка, с внутренней стороны приямка прорезают окна необходимого размера для обслуживания пространства приямка и находящихся в нем элементов и частей весов, для ввода коммуникаций и для отведения ливневых вод, а с внешней стороны прорезается люк, обеспечивающий доступ человека внутрь трубы.
Предпочтительно, окна и/или люк усилены накладками, закрепляемыми с помощью сварки, если наличие такого окна (лаза) сильно ослабляет сопротивление трубы изгибу. Способ изготовления фундаментов весов по второму варианту, характеризующийся использованием опор для фундамента, на которых устанавливают площадку для приема взвешиваемого груза, причем между опорами и площадкой устанавливают датчики веса, отличающийся тем, что каждую из опор фундамента выполняют в виде набора уложенного ряда стальных труб, на как минимум одной из которых размещают опору под датчик веса и поверх которых на как минимум одной из крайних труб укладывают концевую опорную трубу, а на остальные трубы поперек им или под углом кладут продольные опорные трубы; площадку для приема взвешиваемого груза, при необходимости упирают в концевые и продольные опорные трубы.
Предпочтительно, используют электроизолирующие прокладки, которые устанавливают между датчиками веса, опорной площадкой и стальным фундаментом.
Продольные опорные трубы соседних опор для снижения напряжений в конструкции фундамента при температурных расширениях, соединяют друг с другом с использованием скользящего кольцевого соединения.
Для обоих вариантов характерно, что для более долговременной работы стального фундамента автомобильных и вагонных весов в грунте и агрессивных средах (например, в фундаменте весов, используемых для взвешивания калийных удобрений, насыпом в кузове автомобиля) может применяться различная катодная защита, при условии принятия мер, исключающих ее воздействие на электронную часть весов, когда используют электроизолирующие прокладки, которые устанавливают между датчиками веса, опорной площадкой и стальным фундаментом.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показан пример устройства фундамента по первому варианту реализации способа (а - вид с продольной стороны фундамента, б - вид с поперечной стороны фундамента, в - вид сверху).
На Фиг. 2 показан пример устройства фундамента по второму варианту реализации способа (а - вид с продольной стороны фундамента, б - вид с поперечной стороны фундамента, в - вид сверху).
На чертежах: 1 - опорная труба, 2 - концевая опорная труба, 3 - продольная опорная труба, 4 - труба-вставка, 5 - соединительное кольцо, 6 - упор, 7 - опора подтензодатчик (датчик веса), 8 - люк для обслуживания тензодатчиков, 9 - грунт, 10 - приямок фундамента.
Осуществление изобретения
Способ изготовления фундаментов весов может быть реализован следующим образом. Используют опоры для фундамента, на которых устанавливают площадку для приема взвешиваемого груза, причем между опорами и площадкой устанавливают датчики веса. По первому варианту (см. Фиг. 1) каждую из опор фундамента выполняют в виде набора связанных между собой стальных труб 1, которые укладывают рядами друг на друга так, что кроме стенок приямка 10 ширина каждого ряда, уложенного выше предыдущего, меньше, чем ширина нижнего ряда, причем используют трубы диаметра от 0,25 до 1,9 метра с толщиной стенки от 4 до 25 мм.
Применяют трубы диаметра от 0,25 до 1,9 метра, поскольку меньший диаметр труб потребует большого их количества, что увеличит вес фундамента и время его сборки, а больший диаметр труб применяется редко и их использование будет затруднительно, а кроме того, подбор глубины укладки весов будет сложно учитывать.
При этом, нижние ряды труб 1, предпочтительно, формируют из труб меньшего диаметра (от 0,25 м), а трубы 2 и 3 из труб большего диаметра (до 1,9 м), но не обязательно. Толщина стенки от 4 до 25 мм связана с прочностными характеристиками труб. Меньшая, чем 4 мм толщина стенок труб не обеспечит требуемую прочностную нагрузку фундамента, а большая, чем 25 мм - сильно увеличит вес фундамента и усложнит его транспортировку. Кроме того, если использовать разные трубы с диаметром стенок от 4 до 25 мм, то срок службы труб такой толщины примерно одинаков, что позволяет утилизировать весь фундамент после истечения срока службы.
А большая, чем 25 мм толщина стенок труб сохранит такие трубы на значительно больший период времени. Тем самым, трубы с толщиной стенок от 4 до 25 мм будут подлежать утилизации, а с толщиной стенок более 25 мм еще будут пригодны к эксплуатации и частично менять трубы в фундаменте - процесс более сложный, чем полная его замена. В трубе 2 или 3, формирующей стенку приямка, с внутренней стороны приямка 10 прорезают окна (на чертежах не показаны) необходимого размера для обслуживания пространства приямка и находящихся в нем элементов и частей весов, для ввода коммуникаций и для отведения ливневых вод, а с внешней стороны прорезается люк 8, обеспечивающий доступ человека внутрь трубы.
Окна и/или люк 8 могут быть усилены накладками, закрепляемыми с помощью сварки, если наличие такого окна (лаза) сильно ослабляет сопротивление трубы изгибу.
Способ по второму варианту изготовления фундаментов весов (см. Фиг. 2), характеризуется тем, что каждую из опор фундамента выполняют в виде набора уложенных рядов стальных труб 1, на одной из которых размещают опору 7 под тензодатчик и поверх которых на крайней трубе укладывают концевую опорную трубу 2, а на остальные трубы поперек им кладут продольные опорные трубы 3.
Площадку для приема взвешиваемого груза упирают на концевые 2 и продольные 3 опорные трубы.
Продольные 3 опорные трубы для увеличения длины площадки для приема взвешиваемого груза соединяют друг с другом с использованием соединительных колец 5. Соединительное кольцо 5 не приваривается к соседним трубам, а зафиксировано только упорами 6 и может скользить в пределах между ними. Это необходимо, чтобы при температурных расширениях не деформировало эти трубы, либо связанный с ними фундамент.
Допустимо также использование труб-вставок 4 малой длины, для формирования требуемой длины площадки для приема груза. Трубы-вставки 4 также соединяют с продольными трубами 3 с использованием колец 5.
Для фиксации колец 5 на требуемом уровне их подпирают упорами 6.
Для обоих вариантов характерно, что для более долговременной работы стального фундамента автомобильных и вагонных весов в грунте 9 и агрессивных средах (например, в фундаменте весов, используемых для взвешивания калийных удобрений, насыпом в кузове автомобиля) может применяться различная катодная защита, при условии принятия мер, исключающих ее воздействие на электронную часть весов, когда используют электроизолирующие прокладки, которые устанавливают между датчиками веса, опорной площадкой и стальным фундаментом.
Изготовление фундаментов автомобильных и вагонных весов из бывших в употреблении стальных труб имеет ряд существенных преимуществ перед фундаментами, выполненными другим способом:
- доступность материалов для фундамента;
- возможность переноса фундамента на другое место;
- малая материалоемкость фундамента при значительной прочности и надежности;
- легкость фундамента и возможность утилизации фундамента (сдача его на пункт приема металлолома, возможно вместе с вагонными или автомобильными весами, выработавшими свой срок эксплуатации) и, как следствие этого, его экологичность;
- легкость доставки фундамента от места производства до места установки;
- возможность легкой и быстрой установки фундамента в любое время года;
- возможность легко приподнять весь фундамент или его части при просадке грунта;
- простота конструкции и быстрота установки фундамента;
- элементы фундамента способны выполнять функцию канала доступа как монтажников весов, так и обслуживающего весы персонала к элементам весов, могут служить коммуникационными каналами для различных коммуникаций, связанных с весами, а также для отвода ливневых вод от весов.
Все вышеописанные достоинства формируются за счет использования вместо бетонного фундамента - опор из труб, уложенных согласно указанным выше вариантам способа. При разработке фундамента следует учитывать необходимый срок службы из расчета не менее 15-20 лет, с целью синхронизации со сроком окончания эксплуатации весов и снижения материалоемкости.
В общем случае, фундамент подлежит утилизации вместе с морально и физически устаревшими весами через 15-20 лет от начала эксплуатации путем выемки из грунта, разборки или разрезки на составные части и сдачи в металлолом.
Значительный экономический эффект от применения стального фундамента достигается за счет того, что фундамент, за счет значительной прочности и на порядок меньшего веса, по сравнению с железобетонным фундаментом оказывает значительно меньшее давление на грунт и позволяет уменьшить площадь опорной поверхности при той же несущей способности грунта.
Демонтаж и утилизация стального фундамента не будет затратна, поскольку ее расходы окупаются остаточной стоимостью металлолома, куда его вместе с отработавшими свой срок весами можно сдать.
Экологически данные фундаменты наносят меньший вред окружающей среде, так как:
- вторично используют б/у трубы;
- содержат значительно меньше материала, чем бетонный фундамент;
- легко утилизируются без больших затрат и имеют остаточную стоимость, как металлолом;
- экономится древесина, так как не требуется опалубка.
Фундамент автомобильных или вагонных весов состоит из стальных труб 1, 2 и 3, связанных между собой, выполняющих роль стенок фундамента и ограждающих автомобильные или вагонные весы от среды, находящейся сбоку от весов, а также со сторон заезда (съезда) взвешиваемого автомобильного или железнодорожного транспорта на весы. Эти трубы, при достаточном диаметре могут также выполнять функцию канала доступа как монтажников весов, так и обслуживающего весы персонала к элементам весов, через люк доступа в трубу обрамления и вырезаемые в трубе окна обслуживания, выходящие в направлении весов, служить коммуникационными каналами для различных коммуникаций, связанных с весами, а также для отвода ливневых вод от весов "нижнего ряда" труб 1, связанных между собой, выполняющих роль передачи и распределения нагрузки от автомобильных или вагонных весов на грунт, которые, также, могут быть связаны с трубами верхнего ряда (рядов) фундамента (которые, в этом случае, тоже будут участвовать в перераспределении нагрузки от весов на грунт).
Если фундамент имеет значительную длину и работает в большом сезонном разбросе температур, то с целью уменьшения температурных напряжений в фундаменте, он может состоять из не связанных или не жестко связанных между собой частей, что позволяет уменьшить температурные напряжения в конструкции фундамента. Необходимо при этом учитывать возможность смещения частей фундамента относительно друг друга в направлениях степеней свободы сочленений частей фундамента и нагрузку на сочленения частей фундамента в направлениях, где отсутствует возможность перемещения.
Для удобства транспортировки, стальной фундамент может доставляться к месту установки не только в полностью собранном состоянии, но и в виде отдельных узлов или даже отдельных деталей, в зависимости от имеющихся возможностей корректной сборки на месте установки. Для изготовления фундамента из стальных труб, для автомобильных и вагонных весов, могут применяться бывшие в употреблении трубы, имеющие приемлемые остаточные прочностные характеристики.