ШАРОВАЯ СЕГМЕНТНАЯ ОПОРА

Полезная модель относится к области мостостроения и представляет собой шаровую сегментную опору пролетного строения моста, воспринимающую эксплуатационные нагрузки.
Известна используемая в конструкциях мостов шаровая сегментная опора с боковой регулировкой, которая состоит из верхней пластины, верхнего седла, сферического шарнира, шпильки, стопорной гайки, стопорного винта, основания шпильки и нижней пластины. При этом вокруг ее опорной плиты имеются выступы, а фланец основания шпильки имеет квадратную или прямоугольную форму и поперечное поясное отверстие. Между двумя сторонами базового фланца и выступом опорной плиты образовано клиновидное пространство, в котором размещен клиновидный блок. Отверстие для винта предусмотрено в нижней пластине относительно бокового поясного отверстия фланца основания, а основание шпильки соединено с нижней пластиной через боковое поясное отверстие и отверстие для винта нижней пластины с помощью болтов. Для предотвращения ослабления клина два противоположных угла нижней пластины, а именно углы вблизи широкого конца клиновидного пространства, выполнены с гнездом, в которое вставлен болт. Угол наклона клиньев меньше или равен 7°, что является самоблокирующимся углом. Это позволяет предотвратить перемещения между основанием и нижней пластиной за счет упора плеча нижней пластины. Величина сопротивления зависит только от толщины и ширины буртика. Диапазон регулировки клина ≥ 2,5 мм, а опоры - в диапазоне ± 30 мм. В конструкции опоры не предусмотрено использование измерительных средств (CN 1343814, 10.04.2002).
Также известна несущая шаровая сегментная опора с измерительными средствами, которая содержит пару прокладок для распределения давления, разделенных эластомерной прокладкой. Распределение усилия по верхней прижимной прокладке измеряется тензодатчиком, вклеенным в полость прокладки, форма которой представляет собой диафрагму, способную изгибаться под нагрузкой. Сигналы тензометрических датчиков направляются по проводам на прибор для периодической проверки или непрерывного отображения (DE 4402608, 03.08.1995).
Известна динамометрическая стальная опора сферического типа со сменным датчиком, используемая в мостовых опорах. Стальная опора динамометрического типа содержит верхнюю опорную пластину, нижнюю опорную пластину, винт, передающий усилие, датчик давления, датчик перемещения и установочную гайку, верхняя опорная плита расположена над нижней опорной плитой, один конец винта, передающего усилие, заглублен в боковую поверхность нижней опорной пластины, датчик давления надевается на винт, передающий усилие, установочная гайка расположена на другом конце винта, передающего усилие, и, таким образом, датчик давления закреплен на боковой поверхности нижней опорной пластины, датчик смещения содержит первый конец обнаружения и второй конец обнаружения, первый из которых соединен с верхней опорной пластиной, а второй соединен с нижней опорной пластиной. С помощью опоры можно измерить условия напряжения и условия смещения тела мостовой балки (CN 109440636. 08.03.2018).
Наиболее близкой из известных является сегментная шаровая опора со встроенными интеллектуальными сенсорными датчиками: перемещения в трех направлениях, датчиком силы. Опора образована верхней опорной плитой, плоской пластиной из нержавеющей стали, плоской скользящей пластиной, сферической пластиной футеровки, сферической скользящей пластиной и подшипником, верхняя часть корпуса которого вставлена в паз нижней части верхней опорной пластины, дуговая поверхность сферической пластины футеровки расположена в канавке корпуса подшипника через сферическую пластину скольжения, плоскость скольжения пластины заделана в паз пластины футеровки сферического венца, а верхняя часть плоской пластины скольжения соединена с верхней частью пазовой части верхней опорной пластины. Датчики смещения в трех направлениях расположены на соединительной части двух сторон корпуса подшипника и внутренней стенки паза верхней опорной плиты, а датчик силы расположен на соединительной части корпуса подшипника и сферической скользящей части пластины. Датчики смещения в трех направлениях и датчик силы соответственно подключены к прибору для сбора данных, а прибор для сбора данных подключен к монитору. Интеллектуальная система поддержки может широко применяться для обеспечения сейсмостойкости, ветроустойчивости и других повседневных потребностей проектирования путем устранения температурной деформации строительных конструкций зданий и мостов (CN 203129006, 14.08.2013).
Задачей настоящего технического решения является создание шаровой сегментной опоры, обладающей повышенной надежностью работы за счет создания оптимальных условий для ее эксплуатации и контроля состояния в процессе эксплуатации.
Технический результат заключается в обеспечении надежности работы шаровой сегментной опоры.
Достигается это тем, что шаровая сегментная опора содержит постель балансира с вогнутой сферической поверхностью, имеющей антифрикционное покрытие из полимерного материала, на котором установлен балансир с ответной выпуклой сферической поверхностью в его нижней части и плоской верхней поверхностью, имеющей антифрикционное покрытие из полимерного материала, причем на антифрикционном покрытии верхней поверхности балансира свободно с перекрытием балансира расположена скользящая прямоугольная плита, имеющая контактирующие с закрепленными на постели балансира упорами соединенные с ней снизу по ее боковым сторонам балки, с закрепленными в них горизонтально ориентированными штоками, причем горизонтальные направляющие закреплены к несущей постель балансира плите основания, а под скользящей прямоугольной плитой боковыми балками и боковой поверхностью балансира образованы полости для размещения датчиков ресурса нижнего и верхнего антифрикционных покрытий, а также датчиков наклона и смещения, причем в боковой поверхности балансира выполнена проточка для датчика вертикальной нагрузки, а в каждом упоре - проточка для датчика горизонтальной нагрузки, а горизонтально ориентированные штоки могут быть установлены в цилиндрических отверстиях горизонтальных направляющих с зазорами. При этом, шаровая сегментная опора снабжена упомянутыми датчиками и соединенным с ними контроллером.
Существенность признаков настоящего технического решения доказана их причинно-следственной связью с техническим результатом.
А именно:
Наличие в шаровой сегментной опоре постели балансира с вогнутой сферической поверхностью, имеющей антифрикционное покрытие из полимерного материала, на котором установлен балансир с ответной выпуклой сферической поверхностью в его нижней части и плоской верхней поверхностью, имеющей антифрикционное покрытие из полимерного материала, позволяет обеспечить надежность рабочего перемещения указанных составляющих упомянутую опору частей при эксплуатационных нагрузках.
Наличие на антифрикционном покрытии верхней поверхности балансира свободно (относительно балансира) и с перекрытием балансира расположенной скользящей прямоугольной плиты, которая имеет, соединенные с ней снизу по ее боковым сторонам балки, контактирующие с закрепленными на постели балансира упорами - обеспечивает надежную эксплуатацию размещенных под скользящей плитой составных элементов опоры, в частности, защиту от абразивного износа антифрикционных покрытий из полимерного материала, мест контакта датчиков от загрязнений, влияющих на их показания, что при отсутствии снижало бы надежность работы.
Закрепление горизонтально ориентированных штоков в цилиндрических отверстиях горизонтальных направляющих с зазорами исключает возможность заклинивания и преждевременного абразивного их износа.
Образование скрытых под скользящей прямоугольной плитой и ограниченного боковыми балками и боковой поверхностью балансира полостей, предназначенных для размещения датчиков ресурса нижнего и верхнего антифрикционных покрытий, а также датчиков наклона и смещения, причем в боковой поверхности балансира выполнена проточка для датчика вертикальной нагрузки, а в каждом упоре - проточка для датчика горизонтальной нагрузки, обеспечивает возможность изоляции их от негативного воздействия среды, что повышает надежность их работы, обеспечивая при этом точность показаний в процессе всего установленного срока их работы, что положительно влияет на надежность работы опоры в целом.
Краткое описание фигур чертежей
На фиг. 1 представлен вид-разрез шаровой сегментной опоры;
На фиг. 2 - разрез по Б-Б на фиг. 1;
На фиг. 3 - вид А на фиг. 1.
Шаровая сегментная опора содержит постель 1 балансира 2 с вогнутой сферической поверхностью и имеет антифрикционное покрытие 3 из полимерного материала, на котором установлен балансир 2 с ответной выпуклой сферической поверхностью в его нижней части и плоской верхней поверхностью, имеющей антифрикционное покрытие 4 из полимерного материала. Скользящая прямоугольная плита 5 расположена на антифрикционном покрытии верхней поверхности балансира 2 свободно с перекрытием (в плане) балансира. Плита 5 имеет контактирующие с закрепленными на постели 1 балансира упорами 6 соединенные с ней снизу по ее боковым сторонам балки 7. На балках 7 закреплены горизонтально ориентированные штоки 8, которые установлены в цилиндрических отверстиях горизонтальных направляющих 9 с зазорами. Горизонтальные направляющие 9 закреплены к несущей постель 1 балансира 2 плите 10 основания. Под скользящей прямоугольной плитой 5 боковыми балками 7 и боковой поверхностью балансира 2 образованы полости для размещения датчиков 11 и 12 ресурса, соответственно, нижнего и верхнего антифрикционных покрытий, а также датчиков 13 и 14, соответственно, наклона и смещения. В боковой поверхности балансира 2 выполнена проточка 15 для датчика вертикальной нагрузки (не показан), а в каждом упоре - проточка 16 для датчика горизонтальной нагрузки (не показан). Кроме того, горизонтальные направляющие закреплены к несущей постель балансира плите посредством опор 17, а горизонтально ориентированные штоки 8 установлены в цилиндрических отверстиях горизонтальных направляющих с зазорами. Для обеспечения снятия эксплуатационных показаний все упомянутые датчики соединены с контроллером. Указанное выполнение шаровой сегментной опоры позволяет также повысить и точность измерений за счет обеспечения возможности измерений деформаций балансира в радиальном направлении, что не обеспечивается в известных конструкциях шаровых опор.
Шаровая опора собирается, как устройство на заводе-производителе, где осуществляют установку датчиков и их юстировку. Далее, опора может быть поставлена в собранном виде или разобрана для транспортировки на объект с последующей сборкой.