ВАНТОВАЯ ОТТЯЖКА (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к области промышленного строения, к крепежным устройствам, в частности в системах подъема вышек буровых установок, при строительстве мостов и других подъемных механизмах.
Вантовая оттяжка - оттяжка, применяемая при значительных нагрузках, причем оптимальными нагрузками является от 20 до 100 тонн.
Известно крепежное устройство, которое включает в себя канат, концевые части которого закреплены в анкерных стаканах с помощью прижимного средства [US 6301735, МПК E01D 11/00, E01D 19/16, 18.02.2000].
Недостатком известного устройства является то, что при изготовлении устройства канат подвергается деформации от зажимных средств, что уменьшает его прочностные характеристики.
Известна оттяжка, которая включает в себя канат, концевые части которого жестко закреплены в анкерных стаканах, имеющих форму усеченного конуса [WO 2001001015, МПК F16G 11/00, 27.08.1999].
В качестве прототипа был выбран несущий трос моста, содержащий трос, концевые части которого расплетены и жестко закреплены в заливных муфтах, заполненных цинковым сплавом [CN 102535342, МПК E01D 19/16, E01D 21/00, 12.01.2012].
Недостатком устройства по прототипу является высокая трудоемкость изготовления устройства и цинкового сплава и высокая стоимость изготовления, поскольку изготовление требует использования печи, длительной подготовки состава цинкового сплава и другое.
Техническая задача, на решение которой направлена группа полезных моделей - создание вантовой оттяжки, имеющей низкую трудоемкость изготовления при низкой стоимости изготовления.
Технический результат группы полезных моделей - уменьшение трудоемкости изготовления вантовой оттяжки при одновременном уменьшении стоимости изготовления за счет заполнения заливной муфты эпоксидной смолой или полиэфирной смолой.
Сущность заявляемых устройств заключается в следующем.
Вантовая оттяжка по первому варианту содержит металлический трос, по крайней мере, одна концевая часть которого расплетена и жестко закреплена в заливной муфте, причем заливная муфта заполнена эпоксидной смолой с отвердителем и наполнителем в виде порошка или зернистого материала.
В отличие от прототипа, заливная муфта заполнена эпоксидной смолой с отвердителем и наполнителем в виде порошка или зернистого материала.
Предпочтительно заливная муфта заполнена эпоксидной смолой с отвердителем в следующем соотношении; масс.%:
Эпоксидная смола 40-60
Отвердитель 40-60
Предпочтительно заливная муфта заполнена эпоксидной смолой с отвердителем и наполнителем в следующем соотношении; масс.%:
Эпоксидная смола с отвердителем 50-95
Наполнитель 5-50
Количество эпоксидной смолы, отвердителя и наполнителя выбираются в зависимости от характеристик троса и размеров заливной муфты. Характеристики троса зависят от определенных условий его использования и необходимой максимальной нагрузки, на которую он рассчитан.
Отвердитель определяет физико-технические свойства эпоксидной смолы, например, вязкость, крепкость. Из уровня техники известно, что в случае использования менее 40% отвердителя в составе эпоксидной молы, эпоксидная смола будет иметь высокую вязкость, что ухудшает крепление троса к заливной муфте, а значит снижает максимальную нагрузку, на которую рассчитана вантовая оттяжки. В случае использования более 60% отвердителя в составе эпоксидной смолы, эпоксидная смола имеет низкую проникающую способность, что ухудшает крепление троса к заливной муфте, а значит снижает максимальную нагрузку, на которую рассчитана вантовая оттяжка.
Наполнитель позволяет повысить силу трения между эпоксидной смолой и расплетенной частью троса. Из уровня техники также известно, что использование менее 5% наполнителя в составе эпоксидной смолы с отвердителем и наполнителем обеспечивает низкую силу трения между эпоксидной смолой и заливной муфтой, что ухудшает крепление троса к заливной муфте, а значит снижает максимальную нагрузку оттяжки, а использование более 95% наполнителя в составе эпоксидной смолы с отвердителем и наполнителем невозможно, поскольку не будет обеспечиваться функция крепления троса к заливной муфте.
В качестве отвердителя могут быть использованы диамины, карбоновые кислоты, ангидриды диаминов, ангидриды карбоновых кислот или другое химические вещество с аналогичными свойствами.
В качестве наполнителя может быть использован порошок или зернистый материал в виде кварцевого песка, маршалита, асбеста или другого материала с аналогичными свойствами. Предпочтительно в качестве наполнителя использован материал с фракциями до 1 мм, поскольку использование наполнителя с большим размером фракций обуславливает неравномерное распределение наполнителя внутри эпоксидной смолы, что ухудшает крепление троса к заливной муфте, а значит снижает максимальную нагрузку, на которую рассчитана вантовая оттяжка.
Процесс заполнения заливной муфты эпоксидной смолой с наполнителем и отвердителем менее трудоемок, чем процесс заполнения заливной муфты цинковым сплавом, так как не требует использования специального оборудования и предполагает нетрудоемкий процесс подготовки раствора эпоксидной смолы.
Вантовая оттяжка по второму варианту содержит металлический трос, по крайней мере, одна концевая часть которого расплетена и жестко закреплена в заливной муфте, причем заливная муфта заполнена полиэфирной смолой.
В отличие от прототипа, заливная муфта заполнена полиэфирной смолой.
Предпочтительно заливная муфта заполнена полиэфирной смолой, имеющей динамическую вязкость 0,3-0,4 Па/с, деформационную теплостойкость 1000-1150°C, предел прочности при изгибе 9-12 МПа и упругость при изгибе 3599-4399 МПа.
Количество полиэфирной смолы и ее характеристики выбираются в зависимости от характеристик троса и размеров заливной муфты. Характеристики троса зависят от определенных условий его использования и необходимой максимальной нагрузки, на которую он рассчитан.
В случае если динамическая вязкость полиэфирной смолы менее 0,3 Па/с, то полиэфирная смола имеет высокую текучесть, что обуславливает повышение вероятности разрыва крепления полиэфирной смолы, заливной муфты и троса. В случае, если полиэфирная смола имеет динамическую вязкость более 0,4 Па/с, то полиэфирная смола имеет высокую хрупкость, что обуславливает повышение вероятности разрыва крепления полиэфирной смолы, заливной муфты и троса.
Из уровня техники известно, что деформационная теплостойкость полиэфирной смолы менее 1000°C или более 1150°C или предел прочности при изгибе полиэфирной смолы менее 9 МПа или более 12 МПа или упругость при изгибе полиэфирной смолы менее 3599 МПа или более 4399 МПа обуславливает повышение вероятности разрушения крепления полиэфирной смолы, троса и заливной муфты при повышенных нагрузках.
В качестве полиэфирной смолы может быть использована полиэфирная смола марок МГФ-1, ТГМ-3, ЭМО-1, ЭСФО-1.
Предпочтительно конусность части заливной муфты согласно заявляемым устройствам в виде усеченного конуса равна 1:4, а длина усеченного конуса выполнена не менее 5*D, где D - диаметр троса, при этом заливная муфта и трос выполнены из стали.
Согласно заявляемому устройству по первому варианту и заявляемому устройству по второму варианту в заливной муфте может быть закреплена одна концевая часть троса или обе концевые части троса. В случае, если одна концевая часть троса закреплена в заливной муфте, то другая концевая часть троса навита на барабан лебедки.
Процесс заполнения заливной муфты полиэфирной смолой менее трудоемок, чем процесс заполнения заливной муфты цинковым сплавом, так как не требует использования специального оборудования и предполагает нетрудоемкий процесс подготовки раствора полиэфирной смолы.
Заявляемые устройства поясняются чертежами, где
Фиг. 1 - общий вид вантовой оттяжки.
Фиг. 2 - общий вид устройства для подъема вышки и вышка в опушенном положении А и в поднятом положении Б (вид сбоку).
Фиг. 3 - общий вид устройства для подъема вышки и вышка в опушенном положении А (вид сверху).
На фиг. 1 изображена вантовая оттяжка 1.
Байтовая оттяжка 1 содержит стальной трос 2, концевые части (не обозначены на чертежах) которого расплетены и жестко закреплены в закрытой заливной муфте 3 и открытой заливной муфте 4, причем заливная муфта 3 и заливная муфта 4 заполнены эпоксидной смолой 5 (первому варианту) или полиэфирной смолой 5 (по второму варианту).
Заливная муфта 3 и заливная муфта 4 выполнены из жаропрочной стали.
Трос 2 рассчитан на нагрузку до 80 тонн, и имеет следующие размеры длина 43000 мм, диаметр 68 мм. Заливная муфта 3 имеет следующие размеры: длина усеченного конуса 248 мм, диаметр 132 мм и конусность равна 1:0,35. Заливная муфта 4 имеет следующие размеры: длина усеченного конуса 248 мм, диаметр 121 мм и конусность равна 1:0,35.
Заливная муфта 3 и заливная муфта 4 по первому варианту заполнены эпоксидной смолой с отвердителем и наполнителем в следующем количестве; масс.%:
эпоксидная смола 47
наполнитель 6
отвердитель 47
В качестве отвердителя использованы диамины.
В качестве наполнителя использован кварцевый песок с фракциями до 1 мм.
Заливная муфта 3 и заливная муфта 4 по второму варианту заполнены полиэфирной смолой 5, имеющей динамическую вязкость 0,3 Па/с, деформационная теплостойкость 1000°C, предел прочности при изгибе 10,34 МПа, упругость при изгибе 3999 МПа.
Вантовая оттяжка 1 может быть применена в составе устройства для подъема вышки 6.
Устройство для подъема вышки 6 содержит крюкоблок 7 с подвешенным к нему шкивом (не обозначен на чертежах), через который перекинута вантовая оттяжка 1, также перекинутая через четыре шкива 8 и 9 и соединенная с двумя вантовыми оттяжками 10, перекинутыми через два шкива 11 соответственно. Каждая из вантовых оттяжек 10 соединена с одной из вантовой оттяжек 12, закрепленных на задней части вышки 13 в точке В. На корпусе вышки 13 у основания (не обозначено на чертежах) закреплена лебедка 14, соединенная с канатом 15, другим концом прикрепленным к кронблоку 16, закрепленному на корпусе вышки 13. Шкивы 11 закреплены с двух сторон от лебедки 14.
Вантовая оттяжка 1, вантовая оттяжка 10 и вантовая оттяжка 12 имеют схожее устройство.
Принципы работы заявляемых устройств заключаются в следующем.
Подъем вышки 13 осуществляется при помощи лебедки 14, которая с помощью каната 15 перемещает крюкоблок 7 в сторону кронблока 16, причем вантовая оттяжка 1, вантовые оттяжки 12 и вантовые оттяжки 10 осуществляют дополнительное усилие по подъему вышки 11.
Трос 2 работает на растяжение, при этом эпоксидная смола 5 (по первому варианту) или полиэфирная смола 5 (по второму варианту) удерживает концевые части троса 2 внутри заливной муфты 3 и заливной муфты 4.