Опорная часть моста

Область техники, к которой относиться полезная модель.
Заявляемая полезная модель относится к области строительства, а именно к механическим устройствам, применяемым в мостостроении. Устройство может быть применено при строительстве и реконструкции мостов и других искусственных сооружений в качестве промежуточного звена, передающего эксплуатационные нагрузки от пролетных строений к опорам.
Уровень техники.
Известна опорная часть моста (патент РФ № 2143024, кл. МПК E01D 19/04, U1, дата публикации 20.12.1999 г.), включающая нижний элемент, выполненный со сферической вогнутой рабочей поверхностью, на которой размещен листовой полимерный антифрикционный материал, и контактирующий с ним верхний элемент с опорной шаровой поверхностью, отличающаяся тем, что шаровая поверхность верхнего элемента по крайней мере в зоне контакта с листовым полимерным антифрикционным материалом выполнена с полированной поверхностью и с покрытием слоем хрома толщиной не менее 0,1 мм, причем в листовом полимерном антифрикционном материале в зоне контакта с верхним элементом образованы не более чем на 0,75 толщины листового полимерного антифрикционного материала сферические и/или цилиндрические лунки, заполненные смазкой.  Недостатком известной опорной части является высокая стоимость и низкая экологичность, нанесения слоя хрома.
Известна опорная часть моста (патент РФ № 65504, кл. МПК E01D 19/04, U1, дата публикации 10.08.2007 г.), включающая стальной нижний балансир, выполненный со сферической вогнутой рабочей поверхностью, на которой размещен листовой полимерный антифрикционный материал и контактирующий с ним стальной верхний балансир с опорной шаровой поверхностью, которая в зоне контакта с листовым полимерным антифрикционным материалом выполнена с полированной поверхностью и контактным слоем, который образован наплавкой рабочей поверхности верхнего балансира антикоррозионной сталью 12Х18Н10Т. Недостатком известной опорной части является высокая стоимость и высокая энергозатратность, наплавки рабочей поверхности верхнего балансира антикоррозионной сталью.
Из известных устройств наиболее близкой является опорная часть моста (патент РФ № 168616, кл. МПК E01D 19/04, U1, дата публикации 13.02.2017 г.). Опорная часть составного балансира моста, включающая несущую часть в виде металлического тела из конструкционной стали со сферической опорной поверхностью, с которой, используя упомянутую несущую часть в качестве пуансона, соединена прессованием в три приема - вытяжка, формование сферической поверхности и калибровка, оболочка толщиной 2 мм, полученная из полированного с внешней стороны листа высоколегированной нержавеющей стали, закрепленного к металлическому телу обжимом на прессе и закреплена к металлическому телу в верхней ее части с помощью сварки в защитных газах или механическим креплением с помощью вальцовки или винтов с потайной головкой. Недостатком данной конструкции опорных частей является недостаточная, для обеспечения надежной работы сферической пары скольжения, точность сферической опорной поверхности, обусловленная технологией изготовления.
Раскрытие сущности полезной модели.
Задачей полезной модели является повышение надежности опорных частей.
Техническим результатом является повышение точности изготовления сферической поверхности скольжения опорной части моста.
Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемая опорная часть моста содержит передающие от пролетного строения на опору моста нагрузку  верхнюю и нижнюю опорные плиты, подвижную плиту со сферической выемкой и контактирующие между собой сферическими поверхностями слои скольжения, из которых один выполнен в виде  металлического шарового сегмента  со сферической опорной поверхностью, с которым скреплена оболочка из листа нержавеющей стали, полированного с внешней стороны, а другой размещен в выемке подвижной плиты и выполнен из полимерного материала, отличающаяся тем, что  оболочка содержит фланец, плоскость фланца перпендикулярна вертикальной оси  опорной части, при этом фланец оболочки  скреплен с верхней плитой опорной части разъемным соединением через прижимное кольцо  с зазором между фланцем оболочки и верхней плитой, оболочка выполнена с радиусами перехода от фланца к цилиндрической части шарового сегмента и от цилиндрической части шарового сегмента к сферической части, а прижимное кольцо имеет ответную оболочке поверхность в виде части тора в зоне перехода от фланца к цилиндрической части шарового сегмента. При этом возможен вариант изготовления опорной части моста, при котором шаровой сегмент выполнен в виде отдельной детали и соединен с верхней плитой разъемным соединением.
Такое техническое решение позволяет обеспечить плотное прилегание оболочки к сегменту по всей поверхности сферы за счет натяга оболочки на шаровой сегмент при помощи разъемного соединения и, следовательно, повышение точности изготовления сферической поверхности скольжения опорной части моста.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 изображена опорная часть моста (шаровой сегмент и верхняя опорная плита выполнены в виде одной детали).
На фиг. 2 изображен фрагмент А опорной части, отображающий узел крепления оболочки к шаровому сегменту.
На фиг. 3 изображена опорная часть моста (шаровой сегмент выполнен в виде отдельной детали, и соединен с верхней опорной плитой).
Осуществление полезной модели.
Верхняя опорная плита 1 включает шаровой сегмент из конструкционной стали, на сферической поверхности которого закреплена оболочка из листа нержавеющей стали 5, оболочка имеет сферическую поверхность, полированную с внешней стороны. Оболочка из листа нержавеющей стали 5 содержит фланец 6 который скреплен с верхней опорной плитой 1 разъемным соединением через прижимное кольцо 7 высокопрочными болтами 8. При этом соединение выполнено с зазором Z между верхней опорной плитой 1 и фланцем оболочки 6, обеспечивающим натяг оболочки на шаровой сегмент, что дает высокую точность совпадения сферических поверхностей шарового сегмента и оболочки. Перехода от фланца оболочки к цилиндрической части шарового сегмента выполнен с радиусом R1, тем же радиусом выполнена часть тора поверхности прижимного кольца 7 в зоне перехода от фланца к цилиндрической части шарового сегмента, переход от цилиндрической части шарового сегмента к сферической части выполнен с радиусом R2.
Сферическая часть шарового сегмента верхней опорной плиты 1 плотно контактирует с слоем скольжения из полимерного материала 4, выемки подвижной плиты 3. Подвижная плита 3, на нижнюю плоскую поверхность которой нанесен полимерный слой, контактирует с металлическим слоем скольжения нижней опорной плиты 2.
Шаровой сегмент 9 (Фиг.3) может быть выполнен отдельно от верхней плиты и соединен с ней разъемным соединением 10.
Опорная часть моста работает следующим образом:
Нагрузка от пролетного строения моста через верхнюю опорную плиту 1 и ее шаровой сегмент, через плотный контакт оболочки из нержавеющей стали 5 передается на сферическую вогнутую поверхность полимерного материала 4 подвижной плиты 3.
Шаровой сегмент верхней опорной плиты 1, и ответная ему вогнутая поверхность подвижной плиты 3 за счет пары скольжения из полимерного материала 4 и металлического слоя скольжения из листа нержавеющей стали 5 обеспечивают поворотные перемещения пролетного строения моста относительно опоры моста с требуемым коэффициентом трения в заданных пределах.
Подвижная плита 3 обеспечивает горизонтальное перемещение пролетного строения относительно опоры моста с требуемым коэффициентом трения в заданных пределах и передает нагрузку через слои скольжения нижней опорной плите 2.
Нижняя опорная плита 2 передает вертикальную нагрузку на бетонную опору моста.
Как известно из уровня техники (Распоряжение ОАО «РЖД» от 12 декабря 2013 г. N 2755р «Об утверждении и введении в действие "Технических требований на опорные части с шаровым сегментом и антифрикционным покрытием»),  для обеспечения качества прилегания ответных сферических поверхностей скольжения должно  соблюдаться условие, чтобы  разница отклонений радиусов сферических поверхностей шарового сегмента и выемки плит Δ не  превышала 0,2 мм при диаметре зоны контакта D до 600 мм и Δ<= 0,0003D при диаметре D больше 600 мм.
В противном случае, при несоответствии радиусов ответных сферических поверхностей скольжения, возможно замятие полимерного слоя и заклинивание опорной части при повороте (качании) пролетного строения моста вокруг осей.
Невысокая точность прилегания ответных сферических поверхностей пар скольжения в прототипе (патент на полезную модель РФ № 168616), обусловлена технологией изготовления.  Из специальной литературы известно, (Э.Л. Мельников, «Холодная штамповка днищ», Москва, Машиностроение, 1986 г.), что штамповка листового материала с вытяжкой, и калибровка обжимом на прессе не дают необходимой точности выполнения сферы. Отклонение радиуса сферы от теоретического может достигать нескольких процентов, что при радиусах сфер в опорных частях в несколько сот миллиметров, даст недопустимое отклонение.
Присоединение оболочки к металлическому телу подпрессовкой и закреплением с помощью сварки в защитных газах или механическим креплением с помощью вальцовки или винтов с потайной головкой в конструкциях, описанных и приведенных на рисунках в прототипе, даст определенный эффект, однако остаточные напряжения в оболочке приведут к «отдаче», и искривлению сферы, после снятия нагрузки с пуансона.
За счет натяга высокопрочными болтами через прижимное кольцо, оболочки из нержавеющей стали обеспечивается плотное прижатие оболочки к сферической поверхности шарового сегмента, что дает высокую точность совпадения сферических поверхностей шарового сегмента и оболочки и, следовательно, повышение точности изготовления сферической поверхности скольжения опорной части моста.