Хронометраж ремонта молота:
Разборка молота = два дня. Разборка фундамента, фундамент долбим гидрокопьем установленным на экскаватор с гидроприводом. Обломки бетона убираем вручную.
Сверлим отверстия алмазным сверлом пневмосверлильной машинкой. = двадцать один день. Окончательная очистка котлована, обеспыливание промышленным пылесосом = один день. Армирование котлована, установка шаблонов, установка анкерных шпилек, установка кессона и временных опор, выверка всех элементов и контроль геодезистами = десять дней. Заливка котлована бетоном. Установка и окончательная выверка фундаментных плит, подливка под плиты, выдержка для набора прочность бетоном = шесть дней. Монтаж молота на фундамент, выверка, регулировка, запуск в работу = восемнадцать дней. В среднем бригада монтажников состояла из шести человек. Бригада строителей тоже состояла из шести человек.
Причины ремонтов фундамента: Ремонт в начале 2000 г. пришлось произвести потому, что дно колодца, в котором находился шабот, не выдержало и провалилось шабот осел. Кроме того было частично оборваны анкерные шпильки. При ремонте укрепили дно колодца под шабот, заменили шпалы подушки, старые шпильки частично срезали и сваркой в стык, с разделкой кромок приварили новые верхние части шпилек. Выполнили текущий ремонт износившихся деталей. Через четырнадцать лет три анкерные шпильки на южной станине оборвались без возможности их восстановления. Осталась целой только одна фундаментная шпилька из четырех. Шпильки жесткие, свободная длина шпильки мала, станина тоже жесткая. Нагрузка от удара между фундаментными шпильками практически не распределяется, нагружена только одна, наиболее затянутая шпилька. Ударная нагрузка приводит к образованию усталостной трещины и шпилька рвется. Все фундаментные шпильки обрывает по нижнему торцу гайки, перпендикулярно оси шпильки. Далее рвется следующая наиболее затянутая шпилька. После обрыва на южной станине трех фундаментных шпилек из четырех молот проработал на одной оставшейся шпильке с резьбой М 52 шаг 5 мм. еще двадцать два месяца.
Этот случай позволил достоверно, экспериментально, определить усилие отдачи станины молота от фундамента. Параметры шпильки: Резьба шпильки М 52 шаг 5 мм. Внутренний диаметр Ф 46,587 мм. Площадь сечения S = 1705 кв.мм. Сталь 30 ГОСТ 1050-88
Предел прочности 50 кгс/кв.мм. Предел текучести 30 кгс/кв.мм. При коэф. запаса К=1,35. Допустимая нагрузка на шпильку F = 30*1705/1,35 = 37889 кгс. Значит ударная сила отдачи на одну станину не превышает 37889 кгс. Шпилек четыре, на одну шпильку нагрузка равна 9472 кгс. Qот = 9472 кгс. Сила отдачи станины при ковке на одну шпильку.
При ремонте, резьбу шпилек увеличили и сталь 30 заменили на сталь 35 ГОСТ 1050-88.
Допустимая нагрузка: Для анкерной шпильке с резьбой М 64 шаг 5 мм.
Внутренний диаметр резьбы 58,587 мм. Площадь поперечного сечения S = 2696 кв.мм.
По ГОСТу предел текучести шпильки из стали 35 Вт = 3150 кгс / кв.см.
Допускаемое напряжение при пульсирующей нагрузке Вп = 1250 кгс/кв.см.
В.И. Анурьев Т1 справочная таблица стр 86.
Допустимое усилие затяжки шпильки Fз = S * Вп / 1,35. Fз = 26,96*1250 / 1,35.
Fз = 24963 кгс. Шпильки прочны.
Для выравнивания нагрузки между шпильками и для гашения удара была предложена:
Кольцевая пружина
Кольцевая пружина для предохранения анкерных шпилек от перегрузок.
Материал пружины Сталь 60С2Н2А ГОСТ 14959-79.
Первый класс циклическая нагрузка на Пять миллионов циклов
по Анурьеву выпуска 2001 г. Десять миллионов циклов
из сталей 60С2А и 65С2ВА ГОСТ 14963-69 HRC 46 52..
и из стали 50ХФА ГОСТ 14963-69 HRC 44 50..
допускаемое касательное для этих сталей не более 56 кгс/кв.мм.
Применим сталь 60С2А ГОСТ 14959-79. Предел текучести 143 кгс/кв.мм.
Предел прочности 163 кгс/кв.мм. Ресурс принимаем = 5000000 циклов.
Допускаемое напряжение на растяжение Вд = 9600 кгс / кв.см.
Закалка с 870 градусов в масло затем отпуск с 420 градусов..
Рассчитываем наружное кольцо пружины при работе испытывающей напряжения
растяжения. Внутренняя пружина испытывает напряжения сжатия что менее опасно.
Величины напряжений и деформация при равенстве поперечных сечений одинаковы.
Поэтому внутреннее кольцо считать не будем.
Кольцевая пружина внешнее кольцо.
Pii = 3,1415926 Число Пи
Е = 2000000 кгс / кв.см. Модуль упругости стали..
Максимальное осевое усилие вдвигающее конус в коническую расточку кольца принимаем равной: Q = 20000 кгс. При силе отдачи станины на одну шпильку равной
Величины напряжений и деформация при равенстве поперечных сечений одинаковы.
Поэтому внутреннее кольцо считать не будем.
Кольцевая пружина внешнее кольцо.
Pii = 3,1415926 Число Пи
Е = 2000000 кгс / кв.см. Модуль упругости стали..
Максимальное осевое усилие вдвигающее конус в коническую расточку кольца принимаем равной: Q = 20000 кгс. При силе отдачи станины на одну шпильку равной
Qот = 9472 кгс.
Предполагаемый коэф. трения на конусе: Ктр = 0,1.. ( вибрация уменьшает трение)..
Угол трения: Gt = arctan ( 0,1 ) Gt = 5,6666666º
Наружный диаметр кольца: Ф = 130 мм.
Внутренний цилиндрический участок: Фв = 104 мм. Длина Lв = 3 мм.
Полная высота кольца пружины L = 15 мм.
Коническая расточка внутреннего диаметра:
Угол: Образующая Ось кольца: G = 20º.. Высота расточки Lк = 12 мм.
Наибольший диаметр расточки: Фк = ( Lк × 2 × ( tan 20º )) + Фв.. Фк = 112,7353 мм.
Площадь поперечного сечения кольца пружины: S = 1,68794 кв.см.
Объем кольца пружины: V = 62,8739 куб.см.. Масса = 0,49356 кг
Средний диаметр кольца пружины: Фср = V / ( S × Pii )
Фср = 62,8736 / ( 1,68794 × 3,1415926 ) .. Фср = 11,85662 см Фср = 118,5662 мм.
Gsf = 461030/2725231222
Так как угол трения значительно меньше угла конуса при снятии нагрузки пружина
вернется в исходное положение.. При этом часть энергии израсходуется на трение на
конусе поэтому колебания при снятии нагрузки быстро затухнут..
Удельное давление на кольцо при внедрении конуса:
.g = Q / ( Pii* Ктр*L* Фср*((0,34202/ Ктр)+0,9397)).. В.С. Поляков стр, 156..
Где: 0,3420201 синус 20 градусов. 0,9397 косинус 20 градусов..
20 градусов угол осевая образующая конуса.
.g = 20000 / ( Pii* 0,1*1,5*11,85662 *4,36).. .g = 821 кгс/кв.см.
Расчет ведем по формулам для цилиндра под давлением. По Даркову стр 674
Радиальное напряжение:
X=g*Rv*Rv/((Rn*Rn)-(Rv*Rv))
Y=Rn*Rn/(Rv*Rv)
Br=X*(1-Y).... # Радиальное напряжение
Где: Rn = 6,5 см Наружный радиус цилиндра.
Rv = 5,92831 см. Внутренний радиус цилиндра.
#
X=821*5,92831 *5,92831 /((6,5*6,5)-( 5,92831 *5,92831))
X=4061
Y=6,5*6,5/(5,92831 *5,92831) Y=1,20217
Br=4061*(1-1,20217).... Br= -821 кгс / кв.см # Радиальное напряжение
# ....
Тангенцальное ( растягивающее ) напряжение в кольце.
Bt=X*(1+Y) # Тангенциальное напряжение
Bt=4061*(1+1,20217 ) Bt= 8943 кгс / кв.см # Кольцо прочно
#
Развернутая длина кольца Ср = Фср * Pii.. Ср = 11,85662 * Pii.. Ср = 37,24867 см.
Удлинение средней линии при напряжении Вt = 8943 кгс/кв.см. по закону Гука
.dL = Cр* Вt/Е.. dL = 37,24867 * 8943/2000000.. dL = 0,1666 см.. или увеличение диаметра dФ = 0,053017 см.. dФ = 0,53017 мм.. Так как внутреннее кольцо сжимается на ту же величину, то общее изменение диаметра dФ = 1,0603 мм.. Изменение радиуса
dR = 0,53017 мм. Осадка конуса под нагрузкой dH = dR/(tan 20).. dH = 0,53017 /0,36397..
dH = 1,457 мм.. ( осадка пары конус кольцо, без учета трения на конусе ).
Расчет производим по И.А. Биргеру. Стр. 173..
Тангенциальное ( растягивающее ) напряжение в кольце Вt = 8943 кгс / кв.см.
Что меньше допускаемого. Пружина будет более долговечна..
# ,,,,,,,
Проверим расчет исходя из заданной осадки конуса dH = 0,7285 мм..
( без учета сжатия конуса и без учета трения на конусе ).
Изменение радиуса при осадке dR = dH * tg 20.. dR = 0,7285 * 0,36397..
dR = 0,2652 мм. Изменение диаметра dd= 0,5303 мм.
Изменившийся средний диаметр Фсри = 118,5662+0,5303 = 119,0965 мм.
Изменившаяся длина окружности Ссри =118,90389 * Pii = 374,152704 мм.
Относительное изменение длины окружности Сотн = (СсриСр) / Ср..
Сотн = (374,152704 372,486703) / 372,486703.. Сотн = 1,666 / 372,486703..
Сотн = 0,00447265 Далее по закону Гука..
При таком относительном удлинении напряжение растяжения будет:
Врас = Е * Сотн Врас = 2000000 * 0,00447265 Врас =8945,3 кгс/кв.см.
Для пружинной стали напряжение нормальное..
С учетом того, что коническая часть входящая в кольцо имеет равное кольцу
поперечное сечение т сожмется на ту же величину, то в целом осадка удвоится
и будет равной 1,457 мм.
# ,,,,,,
Тот же самый расчет по И.А. Биргеру. Но при коэф.трения = 0,01.. Gt = 0,57º
Площадь поперечного сечения кольца пружины: S = 1,68794 кв.см.
Напряжение растяжения: Вр = Q / ( Pii*S*tan ( G + Gt ))
Вр = 20000 / ( Pii*1,68794*tan ( 20 + 0,57 )) Вр = 10048 кгс / кв.см.
Осадка конуса в кольцо пружины при приложении назрузки:
dH = Q*Фср / ( 2*Pii*E*tan ( G )*tan ( G + Gt )*S )
dH = 20000*11,85662 / ( 2*Pii*E*tan ( 20 )*tan ( 20,57 )*1,68794 )
dH = 0,08 см.. dH = 0,8 мм. С учетом того, что наружное кольцо и внутреннее
кольцо работают в паре и жесткость внутреннего примерно = наружного, то суммарная
осадка пары колец: dH = 1,6 мм..
Реальный результат будет между результатами этих двух расчетов..
# ,,,,,,,,,,,,
Расcчитаем кольцевую пружину по формулам книги Р. С. Курендаш стр 98103..