ДОМКРАТНЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к строительству, в частности, к устройствам для подъема объектов при корректировке пространственного положения зданий и сооружений.
3
Известно устройство для корректировки положения здания, сооружения при неравномерных осадках основания, состоящее из заполненной сыпучим материалом емкости с отверстиями в нижней ее части, установленный на сыпучем материале поршень и распорное приспособление, смонтированное на верхнем торце поршня, в виде круглого плоского полого домкратного модуля (а.с. СССР №697643, МПК Е02D 35/00, 1976).
Известно также устройство для корректировки положения здания, сооружения, включающее круглый плоский домкратный модуль со штуцерами для нагнетания в модуль и выпуска из него жидкой рабочей среды (патент Грузии № U 650, 2000).
3
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для корректировки положения здания, сооружения, включающее круглый плоский домкратный модуль, выполненный в виде двух герметично соединенных друг с другом плоских оболочек с торообразным в сечении выступом по периметру (патент РФ №2209272, МПК Е02D 35/00, 2003).
Недостатком известного устройства является ограниченный ресурс работы домкратного модуля (60-70 циклов нагружения) вследствие действия высоких механических напряжений, в основном, в зонах перехода плоских оболочек в торообразный выступ на периферии.
Задачей, является повышение ресурса работы домкратного модуля по сравнению с существующими устройствами того же назначения.
Техническим результатом, достигнутым при решении поставленной задачи, является предотвращение разрушения оболочки домкратного модуля по периметру при повышенном ресурсе работы устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что домкратный модуль, содержит две плоские оболочки, с торообразным в сечении выступом по периметру, с отверстием для нагнетания в модуль и выпуска из него жидкой рабочей среды, при этом отношение величины радиуса закругления торообразной части к радиусу переходной части плоской оболочки в торообразный выступ принимается равным:
1
при R не более 18 мм,
и
1
при R свыше 18 мм и не более 30 мм,
1
где R - величина радиуса закругления торообразной части домкратного модуля;
2
R - величина радиуса переходной части плоской оболочки в торообразный выступ.
1
2
1
2
1
2
1
1
2
1
В ходе исследований было установлено, что ресурс работы домкратного модуля зависит от величины отношения R\R. Для прототипа, предназначенного для подъема зданий высотой до 5-ти этажей, эта величина составляет R/R=1,135-1,155 и обусловлена большой величиной рабочего хода домкратного модуля (150-200 мм). Для зданий от 5-ти до 20 этажей величина рабочего хода домкратного модуля предлагаемой конструкции составляет 60-120 мм, а оптимальная величина отношения R/R=1,108-1,125, если величина R больше 18 мм, но не свыше 30 мм. Для высотных зданий свыше 20 этажей величина рабочего хода домкратного модуля предлагаемой конструкции равна 40-60 мм, оптимальная величина отношения R/R=1,085-1,1, если величина R не более 18 мм.
1
2
Используемая модель домкрата (патент №2209272 с отношением R/R=1.1) имеет следующие недостатки небольшую величину хода вертикальных перемещений (составляющую 60 мм) и ограниченный эксплуатационный ресурс (45-50 циклов при давлении рабочей жидкости 15Мпа). Но разработать алгоритм оптимизации геометрических характеристик домкрата и характер напряженно-деформированного состояния материала удалось только сейчас. Для решения таких задач, как правило, используют численные методы расчета НДС, эффективность которых зависит от составленной расчетной модели. Получения реальной картины распределения остаточных напряжений в материале конструкции при различных радиусах торовой части домкрата позволило резко повысить точность расчета прочностных параметров конструкции домкрата и их долговечность. Но основным направлением по безопасной эксплуатации домкратов является решение проблемы выявления зон максимальных остаточных напряжений, прежде всего в области галтели и центральной части домкрата.
1
2
Полученная модель домкрата по предполагаемой полезной модели (с отношением R/R=1.125) имеет следующие технические характеристики масса 3,5 кг, наружный диаметр 350 мм, передаваемое усилие 90 КН, величина вертикальных перемещений 100 мм. Домкраты предлагаемый и наиболее близкий к аналогу прошли сравнительные испытания при рабочем давлении 15МПа. Целью проведения эксперимента было получение данных по эксплуатационному ресурсу плоских домкратов при различных величинах вертикальных перемещений. Испытания проводились на стенде УИД 2000-2, моделирующем процесс работы домкрата в процессе подъема здания. Данные экспериментальных исследований приведены в таблице.
Опыт эксплуатации и результаты испытаний на остаточный эксплуатационный ресурс плоских домкратов свидетельствуют о значительном рассеивании сроков их службы до появления трещин или усталостного разрушения. На разброс усталостных свойств оказывает влияние также возможные отклонения от технологического процесса при изготовлении конструкции домкратов, различные условия работы при геометрической корректировки здания в пространстве.
Таблица
Количество циклов работы плоских домкратов в зависимости от величины вертикальных перемещений при давлении 15МПа
Модель домкрата
10 мм
20 мм
30 мм
40 мм
50 мм
60 мм
70 мм
80 мм
90 мм
100 мм
110 мм
120 мм
ПРОТОТИП (R<sub>1</sub>/R<sub>2</sub>=1.1 при R<sub>1</sub>=18 мм)
>400
350-320
270-260
190-170
100-90
85-60
50-42
35-30
15-10
5
Σ величина вертикальных перемещений, мм
>4000
7000
8100
7600
5000
5100
3500
2800
1350
500
предложенная ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ (R<sub>1</sub>/R<sub>2</sub>=1,125 при R<sub>1</sub>=25 мм)
>500
450-410
400-380
350-320
290-270
210-190
140-130
90-81
60-48
30-32
20-15
10-5
Σ величина вертикальных перемещений, мм
>5000
9000
12000
14000
14500
12600
9800
7200
4500
3000
2200
1200
1
2
Приведенные данные, полученные в результате экспериментов и расчетов различных величин радиусов R и R объясняются уменьшением величин механических напряжений, возникающих в горообразном выступе и в части перехода плоских оболочек 1 в горообразный выступ 2 при упруго-пластической деформации домкратного модуля в процессе работы.
На чертеже фиг.1 - показан осевой разрез домкратного модуля перед работой; фиг.2 - показан осевой разрез домкратного модуля в конце работы.
2
1
Круглый плоский гидравлический домкратный модуль состоит из двух металлических плоских оболочек 1 и горообразного выступа 2, которые герметично соединены друг с другом (на). Оболочки 1 по периметру переходят с радиусом R в горообразный выступ 2, имеющий радиус закругления горообразной части R. Для нагнетания во внутреннюю полость домкратного модуля и выпуска из него жидкой рабочей среды под давлением предназначено отверстие 3.
6
6
При нагнетании во внутреннюю полость домкратного модуля жидкой рабочей среды под давлением из отверстия 3 происходит упруго-пластическая деформация оболочек 1 и горообразного выступа 2, в результате чего модуль приобретает форму диска с приблизительно постоянной толщиной по всему поперечному сечению. Увеличение толщины части домкратного модуля, расположенной внутри горообразного выступа между оболочками 1, до толщины горообразного выступа позволяет осуществлять подъем предметов, уложенных на плоскую оболочку 1. При этом домкратный модуль развивает усилие при подъеме 10-1,5×10 Н при давлении жидкой рабочей среды 8-10 МПа.
Экспериментальные исследования и опытные испытания показали, что круглый плоский гидравлический домкратный модуль новой конструкции позволяет повысить ресурс его работы на 20-25% при увеличении числа циклов нагружения и разгрузки до 75-90.