×
10.04.2020
220.018.13a8

СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ПЛАТФОРМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ МОНТАЖА ОБОРУДОВАНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002718535
Дата охранного документа
08.04.2020
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности, для снятия остаточных сварочных напряжений после их изготовления виброобработкой. Предварительно экспериментально или расчетным методом определяют резонансные частоты, при которых исключаются деформация скручивания и боковые смещения платформы, и фиксируют точки возникающих при этом перегибов платформы. При этом виброобработку проводят последовательно на определенных резонансных частотах. Причем опоры размещают в точках перегиба платформы, а вибровозбудитель - в точках максимального напряжения платформы. Устраняется скручивание или смещение платформы. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области производства платформ (сварных конструкций) из сталей под монтаж сложного комбинированного оборудования для снятия остаточных сварочных напряжений после их изготовления, и может быть использовано при постройке судов различного назначения и при реконструкции предприятий.

В современном производстве при изготовлении сварных конструкций широко используются стали, сварные соединения которых имеют высокие уровни остаточных сварочных напряжений и нестабильную структуру.

В настоящее время для платформ (сварных конструкций) из сталей, предназначенных для монтажа оборудования, для снятия сварочных напряжений применяются методы предварительной термической обработки. Допустимые максимальные размеры платформы ограничены размерами используемых печей.

Известен способ термической обработки изготовленных платформ, который включает в себя предварительное грунтование платформы, размещение его в печах по специальным технологиям, при определенных температурах и длительности выдержки, остывание вместе с печью, последующую дробеструйную очистку от температурного воздействия и повторное грунтование. Недостатками данного способа являются его трудоемкость, дороговизна и ограничение по допустимым габаритным размерам печи.

Что касается сложного комбинированного оборудования, такого как дизель генераторы, турбогенераторы и др., то оно, как правило, размещается и закрепляется на специальных крупногабаритных стальных платформах (сварных конструкциях), позволяющих жестко соединять разобщенные части оборудования в единое целое. Под воздействием разнохарактерной нагрузки при эксплуатации оборудования происходит деформация стальной платформы, приводящая к разобщению совместной работы соединенного на ней оборудования. В результате чего оборудование отключается или полностью выходит из строя. Приведенный выше способ термической обработки для снижения остаточных напряжений в данном случае не может быть применен из-за крупных габаритов такой конструкции.

Опыт применения в машиностроении, а также на ряде судостроительных заводов показывает на возможность снижения остаточных напряжений в сварных конструкциях до 60%, что по эффективности сопоставимо с термообработкой. Кроме того, виброобработка в сравнении с термообработкой отличается универсальностью, доступностью и высокой экономической эффективностью при воздействии на резонансных или около резонансных частотах.

В качестве прототипа изобретения выбран способ вибрационной правки деформированных металлических конструкций (патент №2612463), получивших сварочную деформацию в виде изгиба и/или скручивания, при котором концы конструкции жестко закрепляют на стенде через установленные под конструкцию опоры таким образом, чтобы получить обратный выгиб конструкции. Данное техническое решение используется для исправления деформации изгиба или скручивания формы сварной конструкции, и не может быть применено для стабилизации формы и размеров крупногабаритных платформ. Кроме того, в прототипе вибрационная правка сварных конструкций на резонансной частоте проводится с целью создания в районе сварных швов растягивающих напряжений, вследствие чего возникает пластическое удлинение металла в районе сварного шва, и происходит эффективное уменьшение остаточных деформаций конструкции после снятия раскреплений.

Задачей настоящего изобретения является разработка дешевого и непродолжительного по времени способа стабилизации формы и размеров изготовленной крупногабаритной стальной платформы, предназначенной для монтажа сложного комбинированного оборудования.

Технический результат заключается в способе стабилизации формы и размеров крупногабаритной стальной платформы для монтажа оборудования, получившей остаточное сварочное напряжение после изготовления, путем проведения НВО на определенных резонансных частотах.

Сущность заявленного изобретения поясняется следующими фигурами.

Фиг. 1 - общий вид стальной платформы.

Фиг. 2 - комплект оборудования ВТУ-01М2 для проведения НВО.

Фиг. 3 - схема расположения опор и вибровозбудителя при определении резонансных частот экспериментальным методом.

Фиг. 4 - схема расположения опор и вибровозбудителя при вибрационной обработке стальной крупногабаритной платформы на частоте 27 Гц.

Фиг. 5 - схема расположения опор и вибровозбудителя при вибрационной обработке стальной крупногабаритной платформы на частоте 70 Гц.

Фиг. 6-11 - поведение платформы на резонансных частотах с наибольшим ожидаемым эффектом, полученных расчетным методом с использованием конечно-элементного программного пакета ANSYS.

Крупногабаритную стальную платформу 1 (фиг. 3) устанавливают на стенде 2 при помощи четырех опор 3, расположенных попарно в сечении 0,25 длины L платформы 1 от ее торцов. Для предотвращения распределения колебаний платформы 1 через пол на окружающие предметы, ее устанавливают на резиновые опоры (амортизаторы) 3, демпфирующие вибрацию. В качестве амортизаторов, как правило, используются специальные резиновые подставки (куски жесткой резины подходящих габаритов и толщины), при отсутствии которых допускается использовать автомобильные покрышки. Вибровозбудитель 4 устанавливается по центру платформы 1.

Далее определяются резонансные частоты, на которых будет производиться НВО. Определение резонансных частот может осуществляться двумя способами: экспериментальным, полученным опытным путем или расчетным, полученным с использованием конечно-элементного программного пакета ANSYS.

Для проведения экспериментального метода использовалось оборудование, разработанное АО «ЦТСС» и имеющее следующие характеристики (фиг. 2):

- наибольшая частота колебаний - 120 Гц;

- наибольшее усилие - 18 кН;

- максимальная потребляемая мощность вибровозбудителя - 850 Вт.

Включаем вибровозбудитель 4, постепенно увеличивая частоту колебаний, и наблюдаем за поведением платформы 1 (фиг. 3). Таким образом, проводим кратковременную обработку платформы 1 на максимально возможной частоте с фиксацией величин частот и характера поведения платформы 1. Ожидаемым эффектом является установление взаимосвязи резонансной частоты с волновым характером продольного изгиба платформы 1 с исключением деформаций скручивания и боковых смещений.

По результатам проведенного эксперимента, можно сделать вывод о том, что НВО рассматриваемой платформы целесообразно выполнять на резонансных частотах 27 и 70 Гц, при которых наблюдался ожидаемый эффект.

Далее проводим вибрационную обработку на резонансной частоте 27 Гц (фиг. 4) платформу 1 устанавливают на стенде 2 на четырех опорах 3, попарно расположенных под платформой 1 в точках ее перегиба. При этом количество опор 3 по ширине платформы 1 должно быть не менее двух в каждом из районов установки. В данном примере расположение опор 3 соответствует длины L (где L - общая длина платформы) платформы 1 от ее торцов. Вибровозбудитель 4 закрепляют в районе максимального напряжения платформы, т.е. в центре. Далее включаем вибровозбудитель 4 и доводим частоту колебаний до значения 27 Гц и стопорим на этой частоте. Виброобработка проводится на этой частоте до тех пор, пока стрелка встроенного амперметра на ВТУ-01М2 не остановится, т.е. длительность виброобработки определяется падением потребляемого тока с максимального значения до статичного. В итоге остаточное сварочное напряжение на этой частоте будет снято.

Потом переходим к виброобработке на частоте 70 Гц (фиг. 5). Для этого четыре опоры 3, попарно расположенные под платформой 1, также устанавливаем в точках перегиба, обнаруженных на этой частоте. В данном примере расположение опор 3 соответствует 1/8 длины L платформы 1 от ее торцов, а расположение вибровозбудителя 4 над платформой 1, соответствующее точке максимального напряжения на этой частоте, равно 1/3 длины L от ее торцов. Далее включаем вибровозбудитель 4 и доводим частоту колебаний до значения 70 Гц и стопорим на этой частоте. Виброобработка проводится на этой частоте до тех пор, пока стрелка встроенного амперметра на ВТУ-01М2 не остановится. В результате остаточное сварочное напряжение по всей платформе будет снято.

В частном случае резонансные частоты можно определить расчетным методом с использованием конечно-элементного программного пакета ANSYS, который предназначен для расчета прочности конструкций, по окончании сравниваем с результатами, полученными экспериментально. При этом будем учитывать, что твердотельная модель самой платформы включает все основные детали и узлы конструкции в целом. Различные отверстия, фаски и другие элементы, не являющиеся важными для расчета частоты и формы собственных колебаний, при этом не включались.

В результате расчетного метода с использованием конечно-элементного программного пакета ANSYS выявлено следующее:

- на резонансной частоте 18 Гц колебания платформы носили характер скручивания, что не является оптимальным с точки зрения влияния на напряженное состояние конструкции (фиг. 6);

- на резонансной частоте 27 Гц колебания платформы были распределены в продольном направлении и имели характер одной полуволны; в данном случае максимальный эффект перераспределения остаточных напряжений наблюдался в центральной части платформы, где напряжение от изгиба при вибрации имело максимальное значение (фиг. 7);

-на резонансной частоте 41 Гц колебания платформы имели характер одной полуволны в продольном направлении, но сдвинуты по фазе в поперечном направлении; таким образом, появился эффект скручивания, который не желателен при выполнении обработки (фиг. 8);

-на резонансной частоте 70 Гц колебания платформы в продольном направлении имели две полуволны, максимальные напряжения при колебаниях действовали на расстоянии приблизительно 0,3⋅L от торцов, в указанных районах следовало ожидать максимального эффекта при выполнении обработки на указанной частоте (фиг. 9);

- на резонансных частотах 79 и 113 Гц колебания платформы происходили в поперечном направлении; поскольку в поперечном направлении платформа характеризуется большей жесткостью, чем в вертикальной плоскости (ширина платформы больше ее высоты), то амплитуда колебаний, следовательно, уровень возникающих напряжений и эффективность обработки будет ниже, по сравнению с обработкой на частотах, при которых колебания точек происходили в вертикальной плоскости (фиг. 10 и фиг. 11).

Согласно результатам расчетного метода программы можно сделать вывод, что НВО рассматриваемой платформы целесообразно выполнять на резонансных частотах 27 Гц и 70 Гц. При этом зоны колебаний будут охватывать значительную часть платформы, что приведет к равномерному перераспределению остаточных напряжений и стабилизации формы конструкции в целом. Результаты, полученные на других резонансных частотах, включают в себя эффекты скручивания или смещения, что противоречит условиям метода.

Результаты экспериментального метода определения могут несколько отличаться от расчетных. Причинами этого являются погрешности вычислений, возможное наличие технологических раскреплений и вспомогательных элементов, установленных на платформе, отличия механических свойств материалов, от принятых в расчете, влияние опор и ряд других факторов. Однако, как показывает опыт, указанные отклонения обычно не превышают 10-15%.

Режимы обработки следует корректировать для каждой обрабатываемой конструкции.

Таким образом, использование заявленного способа стабилизации формы и размеров изготавливаемой крупногабаритной стальной платформы, предназначенной для монтажа сложного комбинированного оборудования, приведет к снижению себестоимости и трудоемкости работ, снижению длительности проведения работ, а также к снижению энергозатрат.


СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ПЛАТФОРМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ МОНТАЖА ОБОРУДОВАНИЯ
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ПЛАТФОРМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ МОНТАЖА ОБОРУДОВАНИЯ
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ПЛАТФОРМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ МОНТАЖА ОБОРУДОВАНИЯ
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ПЛАТФОРМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ МОНТАЖА ОБОРУДОВАНИЯ
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ПЛАТФОРМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ МОНТАЖА ОБОРУДОВАНИЯ
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ПЛАТФОРМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ МОНТАЖА ОБОРУДОВАНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 27.
20.11.2015
№216.013.9341

Способ торкретирования наружных поверхностей радиационно-защитной блок-упаковки

Изобретение относится к атомной технологии, в частности к комплексной утилизации, консервации, временному и длительному хранению радиационно-опасных крупногабаритных объектов. На наружной поверхности блок-упаковки закрепляют арматурную сетку и наносят под давлением сжатого воздуха слой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569315
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.03.2016
№216.014.c657

Способ определения формы судовой забойной трубы и настроечный шаблон

Изобретение относится к области метрологии. Cпособ предполагает определение оптимальных размеров и формы судовой забойной трубы, трассы её расположения на судне. Размещают трубу между двумя конечными фланцами, соединяют фланцы настроечным шаблоном и измеряют координаты нанесенных на нем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578175
Дата охранного документа: 20.03.2016
27.05.2016
№216.015.442e

Универсальное полупогружное крупнотоннажное транспортное судно для плавания в морях с ледовым покровом и на чистой воде

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции полупогружных судов, предназначенных для эксплуатации в ледовых условиях Арктики и в незамерзающих морях. Предложено универсальное полупогружное крупнотоннажное транспортное судно для плавания в морях с ледовым покровом и на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585199
Дата охранного документа: 27.05.2016
13.01.2017
№217.015.7170

Универсальный перегрузочный защитный контейнер

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к обращению чехлов с облученными тепловыделяющими сборками (ОТВС) в хранилищах ОЯТ на плавучих технических базах (ПТБ) и береговых технических базах (БТБ). Технический результат - повышение надежности работы контейнера по обращению...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596848
Дата охранного документа: 10.09.2016
25.08.2017
№217.015.9ac8

Способ стабилизации формы и размеров корпусов судов, построенных каркасным методом

Изобретение относится к судостроительной отрасли промышленности в части изготовления металлических корпусов судов, построенных каркасным методом. Вибровозбудитель устанавливают на обшивку в местах пересечения ребер жесткости корпуса судна, закрепленного на сборочной плите днищем вверх. Проводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610195
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9ba9

Способ стабилизации формы и размеров корпусов судов, построенных в лекальных стендах

Изобретение относится к судостроительной отрасли промышленности в части изготовления металлических корпусов судов, построенных в лекальных стендах. Корпус судна закрепляют в лекальном стенде и к обшивке палубы, над узлами пересечения набора устанавливают вибровозбудитель так, чтобы ось вращения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610194
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9d8b

Стенд промывочный

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к методам промывки контурных систем атомных паропроизводящих установок (АППУ), и может быть использовано при промывке трубопроводов различных энергетических объектов, а также при ремонте энергетических и транспортных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610776
Дата охранного документа: 15.02.2017
25.08.2017
№217.015.acac

Способ вибрационной правки деформированных металлических конструкций

Изобретение относится к области изготовления сварных металлических конструкций с протяженными сварными швами, получающих остаточный изгиб или скручивание вследствие образования остаточных сварочных деформаций. в первую очередь узлов и секций корпусов судов и кораблей. Концы конструкции жестко...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612463
Дата охранного документа: 09.03.2017
25.08.2017
№217.015.c262

Способ измерения формы корпусов подводных лодок

Использование: для измерении отклонений округлости формы крупногабаритных тел вращения, главным образом сечений шпангоутов корпусов цилиндрических или конических вставок судов и подводных лодок. Сущность изобретения заключается в том, что используют маркированные с помощью кернения на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617721
Дата охранного документа: 26.04.2017
26.08.2017
№217.015.d4ed

Способ измерения формы прочного корпуса подводной лодки, закрытого конструкциями легкого корпуса

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении отклонений от круговой формы корпусов крупногабаритных тел вращения, например, в сечениях шпангоутов цилиндрических корпусов или конических вставок, преимущественно, подводных лодок (ПЛ), а также судов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622230
Дата охранного документа: 13.06.2017
Показаны записи 1-5 из 5.
25.08.2017
№217.015.9ac8

Способ стабилизации формы и размеров корпусов судов, построенных каркасным методом

Изобретение относится к судостроительной отрасли промышленности в части изготовления металлических корпусов судов, построенных каркасным методом. Вибровозбудитель устанавливают на обшивку в местах пересечения ребер жесткости корпуса судна, закрепленного на сборочной плите днищем вверх. Проводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610195
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9ba9

Способ стабилизации формы и размеров корпусов судов, построенных в лекальных стендах

Изобретение относится к судостроительной отрасли промышленности в части изготовления металлических корпусов судов, построенных в лекальных стендах. Корпус судна закрепляют в лекальном стенде и к обшивке палубы, над узлами пересечения набора устанавливают вибровозбудитель так, чтобы ось вращения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610194
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.acac

Способ вибрационной правки деформированных металлических конструкций

Изобретение относится к области изготовления сварных металлических конструкций с протяженными сварными швами, получающих остаточный изгиб или скручивание вследствие образования остаточных сварочных деформаций. в первую очередь узлов и секций корпусов судов и кораблей. Концы конструкции жестко...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612463
Дата охранного документа: 09.03.2017
21.03.2019
№219.016.eae4

Способ изготовления малогабаритных оребренных листовых деталей

Изобретение относится к области производства сварных металлических конструкций из сталей различных марок и может быть использовано при постройке судов, а также и в других отраслях промышленности. Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления малогабаритных оребренных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682580
Дата охранного документа: 19.03.2019
23.02.2020
№220.018.04fa

Способ правки рельсов для машин тепловой резки

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для правки направляющих рельсов, получивших деформацию изгиба в процессе изготовления или транспортировки, для машин тепловой резки. Направляющий рельс устанавливают на горизонтальной плите на опорах и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714980
Дата охранного документа: 21.02.2020
+ добавить свой РИД